JP4799806B2 - Workpiece butting device - Google Patents

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【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１及び第２ワークの縁端が理想溶接線に一致するように第１及び第２ワークの縁端同士を突合わせるワーク突合わせ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車などの車輌を構成する部品のうち、車輌のボディ部品には薄板状の金属板が多用されている。このようなボディ部品には、例えば、材料となる大判の金属板をプレス加工により所望の形状に切り出したものや、或いは、プレス加工により切り出された複数のワーク（被溶接材）を溶接したものが用いられる。ここで、複数のワークを溶接する場合、各ワークはそれぞれ縁端同士が突き合わせられ、その突合わせられた縁端同士がレーザ光により溶接される。この溶接に用いるレーザ光は極めて細い光線であるので、各ワークの縁端同士を確実に密着させて接合不良を防止する必要がある。
【０００３】
そこで、従来より突合わせ溶接されるワーク同士の縁端間の密着性を高めるために種々の提案がなされているが、その一例として、特開平９−１７４２８３号公報に開示された２板体（ワーク）の相対位置決め装置がある。この相対位置決め装置では、２枚のワークの縁端同士をエアシリンダにより互いに押し当てることで密着性の高い突合わせを実現している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した相対位置決め装置の場合と同様にエアシリンダにより２枚のワークを突合わせる方式を採用して、エアシリンダから出力される一定の力でワーク同士を押し当てつつ突合わせると、エアシリンダが出力過大となって突き合わせたワークが反り曲がり、溶接不具合が発生するという問題点が生じてしまう。そこで、かかる問題点を解消すべく、エアシリンダの出力を低下させると、ワークの縁端間の押圧力が低下するため、ワークの縁端に残存する湾曲やバリ等で各ワークの縁端間が空いて密着度が低下してしまうという問題点が生じてしまう。
【０００５】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、第１及び第２ワークの突合わせ時において、第１又は第２ワークの反り曲がり等の変形を防止しつつ、第１及び第２ワークの各縁端同士の密着性を向上できるワーク突合わせ装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために請求項１記載のワーク突合わせ装置は、第１及び第２ワークの縁端同士を理想溶接線に一致するように突合わせるものであって、その理想溶接線を挟んだ一方側に配設され第１ワークを挟持する第１クランプと、その第１クランプから離間して前記理想溶接線を挟んだ他方側に配設され第２ワークを挟持する第２クランプと、その第２クランプ側へ向けて前記第１クランプを直線移動させる動力を付与するサーボモータを有した第１駆動手段と、その第１駆動手段により移動される前記第１クランプ側へ向けて、前記第２クランプを直線移動させる動力を付与するサーボモータを有した第２駆動手段と、第１及び第２ワークの縁端同士を理想溶接線上で突き合わせるため、前記第１クランプに対する前記第１駆動手段のサーボモータによる位置制御と、前記第２クランプを移動させる前記第２駆動手段のサーボモータのトルク制御とを同時に実行し、その位置制御によって前記第１クランプを移動させて第１ワークの縁端を理想溶接線に一致させ、前記トルク制御される前記第２駆動手段のサーボモータによって前記第２クランプを移動させて理想溶接線上にある第１ワークの縁端に第２ワークの縁端を押し当て、この押し当て状態で実行される溶接中も前記トルク制御及び位置制御を継続し、そのトルク制御において前記第２駆動手段のサーボモータの出力を前記第１駆動手段のサーボモータの最大出力より低い所定閾値以下に制限するとともに、その位置制御において前記第１駆動手段のサーボモータが最大出力値まで出力可能とする制御手段とを備えている。
【０００７】
なお、理想溶接線とは、第１及び第２ワークを溶接する場合の溶接方向を示す理想線であり、第１ワークの縁端と第２ワークの縁端とを正確に突合わせた場合における両ワークの境界線と一致する。
【０００８】
この請求項１記載のワーク突合わせ装置によれば、例えば、第１及び第２ワークは、互いの対向する縁端同士が離間した状態で、第１及び第２クランプにより挟持される。この状態から、第１クランプが第１駆動手段により第２クランプ側へ向けて移動され、第２クランプが第２駆動手段により第１クランプ側へ向けて移動されると、第１及び第２ワークの縁端が理想溶接線を両側から挟み込むように接近する。その後、制御手段による第１移動手段の制御によって、第１クランプは第１ワークの縁端と理想溶接線とが一致する突合位置で制止される。
【０００９】
第１クランプが突合位置で制止されると、第１ワークの縁端は理想溶接線と一致する位置に位置決めされ、このように位置決めされた第１ワークの縁端には、第２クランプにより挟持された第２ワークの縁端が第２駆動手段の動力を介して押し当てられる。ここで、制御手段は、第２駆動手段の動力を第１駆動手段の最大出力より低い所定の閾値以下に制限するので、第２クランプにより挟持された第２ワークに押されて、縁端が理想溶接線に合わせられた第１ワークが第１クランプごと押し戻されることがない。よって、第１及び第２ワークの縁端が理想溶接線上にて突き合わさった状態が維持される。
【００１０】
請求項２記載のワーク突合わせ装置は、請求項１記載のワーク突合わせ装置において、前記制御手段は、前記所定の閾値を記憶する書換可能な閾値記憶手段と、前記第２駆動手段の動力を検知する動力検知手段とを備えており、その動力検知手段により検知される動力が前記閾値記憶手段に記憶される所定の閾値と一致するように前記第２駆動手段のサーボモータのトルク制御を実行するものである。
【００１１】
この請求項２記載のワーク突合わせ装置によれば、請求項１記載のワーク突合わせ装置と同様に作用する上、第２クランプを移動させる第２駆動手段の動力は動力検知手段により検知され、その検出された動力が閾値記憶手段に記憶される所定の閾値と一致するように第２駆動手段が制御手段によって制御される。ここで、閾値記憶手段に記憶される所定の閾値は書換可能であるので、第１及び第２ワークの押し当て（突当て）に適した動力値を閾値記憶手段に事後的に設定し直すことができる。
【００１２】
ここで、上記した請求項１又は２に記載のワーク突合わせ装置の変形例を示す。この変形例のワーク突合わせ装置は、第１及び第２ワークの縁端同士を理想溶接線に一致するように突合わせるものであり、理想溶接線を挟んだ一方側に配設され第１ワークを挟持する第１クランプと、その第１クランプから離間して理想溶接線を挟んだ他方側に配設され第２ワークを挟持する第２クランプと、その第２クランプ側へ向けて前記第１クランプを直線移動させる動力を付与する第１駆動手段と、前記第１クランプにより挟持される第１ワークの縁端が理想溶接線より前記第２クランプ側に所定量偏移するように前記第１駆動手段を制御する第１制御手段と、その第１制御手段により制御される前記第１クランプ側へ向けて前記第２クランプを直線移動させる動力を付与する第２駆動手段と、前記第２クランプにより挟持される第２ワークの縁端が理想溶接線より前記第１クランプ側に所定量偏移するように前記第２駆動手段を制御する第２制御手段と、その第２制御手段および第１制御手段によって第１及び第２ワークの縁端を理想溶接線から偏移させる偏移量をそれぞれ等しい値に設定する偏移量設定手段とを備えている。なお、この変形例のワーク突合わせ装置には、下記する請求項３記載の構成要素を付加しても良く、更に、この請求項３記載の構成要素が付加されたものに請求項４記載の構成要素を付加しても良い。
【００１３】
この変形例のワーク突合わせ装置によれば、例えば、第１及び第２ワークは、互いの対向する縁端同士が離間した状態で、第１及び第２クランプにより挟持される。この状態から、第１制御手段によって、第１クランプが第１駆動手段を介して第２クランプ側へ向けて移動される一方、第２制御手段によって、第２クランプが第２駆動手段を介して第１クランプ側へ向けて移動される。ここで、第１及び第２制御手段は、第１及び第２駆動手段をそれぞれ制御して第１及び第２クランプを移動させ、各ワークの縁端が理想溶接線から偏移設定手段に設定される値分だけ通り過ぎた目標位置に到達させようとする。その結果、第１及び第２ワークの各縁端は目標位置に到達する以前に理想溶接線上で突き当たり、各クランプは見かけ上制止したかのようになる。しかしながら、第１及び第２ワークの縁端同士が突き当たっても、第１及び第２クランプには、偏移設定手段の値に応じた同等の動力が各動力手段により加えられ続ける。
【００１４】
請求項３記載のワーク突合わせ装置は、請求項１又は２に記載のワーク突合わせ装置において、前記第１及び第２クランプは、ワークを吸着する磁石とその磁石に対向配置される強磁性体とを有し、その強磁性体及び磁石間にワークを挟持するものである。
【００１５】
この請求項３記載のワーク突合わせ装置によれば、請求項１又は２に記載のワーク突合わせ装置と同様に作用する上、第１クランプは、それの磁石と強磁性体間に第１ワークを介在させ、その磁石の磁力により第１ワーク及び強磁性体を磁化させる。よって、第１ワークは、磁石と磁化された強磁性体とそれぞれ吸着された状態で強固に第１クランプに挟持される。また、同様にして、第２クランプも、第１ワークを磁石と磁化された強磁性体とにそれぞれ吸着させて強固に挟持する。
【００１６】
請求項４記載のワーク突合わせ装置は、請求項３記載のワーク突合わせ装置において、第１ワークが吸着される前記第１クランプの磁石、及び、第２ワークが吸着される前記第２クランプの磁石は、第１ワーク及び第２ワークの縁端間に磁気引力を生じるようにそれぞれ磁化されるものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の突合わせ装置の一実施例であるクランプマシン２を装備したレーザ溶接機１の正面図（前面図）である。図１に示すように、このレーザ溶接機１は、主に、鋼板等の薄板状の強磁性体で形成された溶接対象物（以下、「ワーク」と称す）を所定の溶接位置に位置決めして固定するクランプマシン２と、そのクランプマシン２により固定されるワークをレーザ光で溶接する溶接ユニット３とを備えている。
【００１８】
クランプマシン２の下部にはｘ軸方向に延設される載置テーブル４が配設されており、この載置テーブル４の上面にはワークが載置可能とされている。載置テーブル４はｙ軸方向へ移動可能な移動フレーム５により下方から支持されており、この移動フレーム５は基礎フレーム６により下方から支持されている。基礎フレーム６は、クランプマシン２の土台となるフレーム構造体であり、床面上に設置されている。
【００１９】
基礎フレーム６のｘ軸方向両側上面には、その基礎フレーム６のｙ軸方向に延設されるガイドレール８，８がそれぞれ配設され、このガイドレール８，８に移動フレーム５が載架されている。ガイドレール８，８は、移動フレーム５をｙ軸方向へ案内するものであり、このガイドレール８，８の間であって基礎フレーム６のｘ軸方向中央にはサーボモータ９が配設されている。サーボモータ９は、ガイドレール８，８上の移動フレーム５をｙ軸方向へ往復移動させる駆動装置である。
【００２０】
クランプマシン２の上部であって載置テーブル４の上方には、その載置テーブル４の上面と対向してマグネットユニット１０が配設されている。マグネットユニット１０は、マグネット（磁石）の磁力により強磁性体であるワークを磁気誘導により磁化して吸着させるためのものである。マグネットユニット１０は載置テーブル４より横長な移動フレーム１１に吊設され、この移動フレーム１１にはｘ軸方向に間隔を隔てて２本のガイドロッド１２，１２が配設されている。
【００２１】
ガイドロッド１２，１２はマグネットユニット１０のｙ軸方向移動を案内する軸状体である。このガイドロッド１２，１２は、その軸芯がｙ軸方向を向いた状態で移動フレーム１１にそれぞれ挿嵌されており、このガイドロッド１２，１２の一端部（図１紙面に対する奥側）にマグネットユニット１０が連結されている。また、移動フレーム１１には、各ガイドロッド１２，１２の内側にエアシリンダ１３，１３がそれぞれ配設されており、このエアシリンダ１３，１３は、マグネットユニット１０をｙ軸方向に移動させる駆動装置である。
【００２２】
移動フレーム１１の上方にはｘ軸方向に延びる梁状体である横架フレーム１４が配設されており、横架フレーム１４は、移動フレーム１１が吊設されるものである。この横架フレーム１４の下縁にはガイドレール１５がｘ軸方向に延設されており、このガイドレール１５には、移動フレーム１１の上部が吊着されている。また、移動フレーム１１の前面には複数の歯を有するラック１６がｘ軸方向に延設されており、このラック１６は歯車であるピニオン１７と歯合されている。
【００２３】
サーボモータ１８は、ラック１６に歯合するピニオン１７を回転させて移動フレーム１１をｘ軸方向へ往復移動させる駆動装置であり、横架フレーム１４のｘ軸方向中央に固定設置されている。また、横架フレーム１４は、クランプマシン２とｘ軸方向に並設される前段テーブル１９の上方にまで延長されている。前段テーブル１９は、その上面に溶接前のワークを載置するものであり、この前段テーブル１９には、載置されたワークを下方から押し上げるプッシュロッド２０が複数本配設されている。更に、横架フレーム１４の上縁にはｘ軸方向に延びるガイドレール２１が配設されており、このガイドレール２１には、溶接ユニット３が載上されている。図７には、溶接ユニット３の構造がより詳細に図示されている。
【００２４】
図７に示すように、溶接ユニット３は、レーザ光線を照射するレーザヘッド３ａと、そのレーザヘッド３ａを支持する支持体３ｂと、その支持体３ｂをｘｙｚ空間内で移動させるヘッド移動装置３ｃ（図１参照）と、そのヘッド移動装置３ｃにより支持体３ｂがｘ軸方向へ移動する際にレーザヘッド３ａから照射されるレーザ光を２枚のワークの縁端同士を突合わせた突合わせ部（シーム部）に追従するようにトラッキング制御するトラッキングドライバ３ｄと、シーム部のｙ軸及びｚ軸方向位置を検出するためのレーザセンサ３ｅとを有した溶接ユニットである。この溶接ユニット３によれば、溶接時においてレーザヘッド３ａの支持体３ｂは、ヘッド移動装置３ｃによりｘ軸方向上流側（図７右側）から下流側（図７左側）へ移動され、その移動と共にレーザヘッド３ａからレーザ光を照射して溶接を行うものである。
【００２５】
レーザセンサ３ｅは、レーザヘッド３ａからｘ軸方向下流側（図７左側）に所定距離（例えば５０ｍｍ程度）離間した位置に配設されている。このレーザセンサ３ｅは、ｙ軸方向幅が最大１１．５ｍｍのレーザ光を自己の直下に位置するワークのシーム部に照射でき、その反射光をＣＣＤ受光素子にて受光することによりワークのシーム部のｙ軸方向位置と、レーザセンサ３ａからワークのシーム部までのｚ軸方向高低差とを検出することができる。ここで、レーザセンサ３ｅは、自己が照射したレーザ光の反射光をＣＣＤ受光素子で受光するので、ワーク表面の光反射率に関わらず高い検出精度を確保できる。
【００２６】
また、レーザセンサ３ｅは、ワークＷ１，Ｗ２（図１４参照）の厚みｔ１，ｔ２が異なる場合に生じる段差をレーザ光の反射光を用いて検出し、その段差の位置からワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１，Ｅ２の突合わせ部であるシーム部のｙ軸及びｚ軸方向位置を検出するものである。トラッキングドライバ３ｄは、溶接開始時にレーザセンサ３ｅの検出結果に基づいてレーザヘッド３ａからシーム部までのｚ軸方向の距離を調整する一方、溶接が開始されると、レーザセンサ３ｅにより検出されたシーム部のｙ軸方向位置に基づいて、その後のレーザヘッド３ａの移動先を演算して、ｘ軸方向へ移動するレーザヘッド３ａのｙ軸方向位置をシーム部に追従するように制御（トラッキング制御）するものである。
【００２７】
図１に戻って説明する。溶接ユニット３は、レーザヘッド３ａの支持体３ｂをｘ軸方向へ移動させるためのボールねじ軸２２と、ボールねじナット２３と、サーボモータ２４とを備えており、これらはヘッド移動装置３ｃの一部を構成している。溶接ユニット３の支持体３ｂにはボールねじ軸２２が螺合されるボールねじナット２３が取着されている。ボールねじ軸２２及びボールねじナット２３は、ねじ軸２２のおねじとナット２３のめねじとを複数の玉で結合する「ボールねじ」であり、そのボールねじ軸２２には、横架フレーム１４上に配設されたサーボモータ２４が連結されている。サーボモータ２４は、ボールねじナット２３に螺合するボールねじ軸２２を回転させて、溶接ユニット３の支持体３ｂをｘ軸方向へ往復移動させる駆動装置である。
【００２８】
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における部分的な側断面図であり、載置テーブル４より下側の部位のみを図示している。尚、図２中の１点鎖線は、載置テーブル４，４’にそれぞれ載置されるワークＷ１，Ｗ２の縁端同士を突合わせた場合にその両縁端が一致すべき理想位置を示した基準線ｚ０を、図中の２点鎖線は突合わせ溶接される二枚一組の溶接対象物であるワークＷ１，Ｗ２を、それぞれ示している。また、基準線ｚ０はｚ軸と平行な直線である。
【００２９】
図２に示すように、載置テーブル４は、その載置テーブル４に比べてｙ軸方向に長尺な載置テーブル４’とｙ軸方向に並設され、その載置テーブル４’とは反対側の端部に補助テーブル４”が取着されている。これらの載置テーブル４，４’及び補助テーブル４”は、その上面に複数のフリーベア２５がそれぞれ取着され、各フリーベア２５の頂部は略面一とされている。複数のフリーベア２５は、頂部が外部に露出された球体を転動可能に保持した部材であり、その複数のフリーベア２５の球体頂部によりワークＷ１，Ｗ２の下面を支持するものである。よって、ワークＷ１，Ｗ２が載置テーブル４，４’及び補助テーブル４”上を摺動する場合にはフリーベア２５の球体が転動するので、ワークＷ１，Ｗ２の下面の損傷を防止できる。また、フリーベア２５は球体の頂部にてワークＷ１，Ｗ２の下面に点接触するので、各ワークＷ１，Ｗ２とフリーベア２５との間の摩擦抵抗も低減できる。
【００３０】
また、載置テーブル４，４’の下方には上記した移動フレーム５が１基ずつ配設されており、２基の移動フレーム５，５はともに上記した一対のガイドレール８，８（図１参照）に載架されている。基礎フレーム６のｙ軸方向両端部には、上記したサーボモータ９がそれぞれ１基ずつ配設されており、一方のサーボモータ９（図２右側）は載置テーブル４を支持する移動フレーム５を、他方のサーボモータ９（図２左側）は載置テーブル４’を支持する移動フレーム５を、それぞれｙ軸方向に往復移動させる駆動装置である。
【００３１】
また、移動フレーム５，５には、基準線ｚ０から所定長さ隔ててエアシリンダ２６，２６がそれぞれ配設されており、このエアシリンダ２６，２６の各シリンダロッドには、先端が各載置テーブル４，４’の上面から突出される係合ロッド２７，２７の下端が連結されている（図７参照）。また、移動フレーム５，５の対向面間には間隙が設けられており、この間隙には、ワークＷ１，Ｗ２の縁端同士を基準線ｚ０で突合わせる前にワークＷ１，Ｗ２の各縁端の向きを補正するために用いられる基準ガイドブロック２８が配設されている。
【００３２】
図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における部分断面図であり、図中の一点鎖線は、載置テーブル４、４’にそれぞれ載置されるワークＷ１，Ｗ２の縁端同士を突合わせる場合、その突合わせられた両縁端が一致すべき理想的位置である基準線ｘ０を示しており、この基準線ｘ０はｘ軸と平行な直線であり、上記した基準線ｚ０と同一平面（ｘ−ｚ平面）内に存在する。
【００３３】
図３に示すように、載置テーブル４，４’にはｙ軸方向に複数のフリーベア２５が等間隔に配列され、更に、そのフリーベア２５の配列がｘ軸方向に平行かつ等間隔で複数並設されている。載置テーブル４，４’には、基準線ｘ０の延長方向に平面視長方形状の支持ブロック２９，２９がそれぞれ延設されている。支持ブロック２９，２９は、マグネットユニット１０，１０（図５参照）と共にワークＷ１，Ｗ２を挟み込んでクランプ（固定）するものであり、各ブロック２９，２９の対向する縁辺が基準線ｘ０と平行とされている。各支持ブロック２９，２９はともに鋼材などの強磁性体（強磁性材料）で形成されており、後述するマグネットユニット１０，１０の磁力により磁気誘導を生じて磁化される特性を有している。また、支持ブロック２９，２９のｘ軸方向両側には上記した係合ロッド２７がそれぞれ配設され、クランプマシン２には合計４本の係合ロッド２７が配設されている。
【００３４】
図４は、図１のＩＶ−ＩＶ線における部分断面図である。図４に示すように、支持ブロック２９，２９の上面はともに略水平で且つ略面一とされている。また、各支持ブロック２９，２９の上方にはマグネットユニット１０がそれぞれ１基ずつ配設されている。各マグネットユニット１０，１０の下端部には、支持ブロック２９，２９の上面にそれぞれ対向配置されるクランプ板３０，３０が取着され、クランプ板３０，３０の下面と支持ブロック２９，２９の上面とは略平行とされている。クランプ板３０，３０は、マグネットユニット１０，１０の中でワークＷ１，Ｗ２に直接吸着する部材であり、磁気誘導により磁化される強磁性体で形成されている。
【００３５】
また、移動フレーム５，５の下部にはボールねじナット３２が１基ずつ固着され、各ボールねじナット３２，３２には、ｙ軸方向に軸芯が向いたボールねじ軸３１が１本ずつ螺合されている。この２本のボールねじ軸３１，３１は、その基準線ｚ０側の端部が軸受３３，３３により枢支される一方、その反基準線ｚ０側の端部がそれぞれ異なるサーボモータ９，９に連結されている。このため、サーボモータ９，９を回転駆動することにより、載置テーブル４，４’は、ｙ軸方向へ往復移動できるのである。
【００３６】
図５は、図１のＶ−Ｖ線における部分断面図であり、基準ガイドブロック２８が退避位置にある状態を示している。図５に示すように、上記した横架フレーム１４の下端面のｙ軸方向両側には上記したガイドレール１５がそれぞれ１本ずつ配設され、この２本のガイドレール１５，１５によって移動フレーム１１がｘ軸方向へ移動可能に横架フレーム１４の下方に吊設されている。また、移動フレーム１１には、一対のガイドレール１５，１５の下方に梁部１１ａ，１１ｂがそれぞれ設けられている。梁部１１ａには、上記したガイドロッド１２が貫通して挿嵌されており、そのガイドロッド１２の基準線ｚ０側の端部（図５左側）にはブラケット３４が取着されている。
【００３７】
ブラケット３４は、マグネットユニット１０を吊下げた状態で支持するものである。このブラケット３４には、ｚ軸方向に軸芯が向いたガイドロッド３５がｚ軸方向に摺動可能に挿嵌されており、このガイドロッド３５の下端にはマグネットユニット１０の上部が取着されている。よって、マグネットユニット１０は、ガイドロッド１２及びガイドロッド３５によりｙ軸およびｚ軸方向に往復移動可能とされている。また、梁部１１ｂには、梁部１１ａと同様に、上記したガイドロッド１２、ブラケット３４、ガイドロッド３５及びマグネットユニット１０が装着されており、梁部１１ａに装着される各部材１２，３４，３５，１０と、梁部１１ｂに装着される各部材１２，３４，３５，１０とは、基準線ｚ０に関して対称とされている。
【００３８】
基準ガイドブロック２８のｙ軸方向両端面には基準面２８ａと基準面２８ｂとが形成されている。基準面２８ａは、一方のワークＷ１（図５右側）の縁端が突当てられる端面であり、基準面２８ｂは、他方のワークＷ２（図５左側）の縁端が突当てられる端面である。この基準面２８ａ及び基準面２８ｂは、互いに反対方向を向き且つ互いに平行な滑面状に形成されている。
【００３９】
図６（ａ）は、図５のＶＩ−ＶＩ線における断面図であり、基準ガイドブロック２８の各基準面２８ａ，２８ｂの輪郭形状とワークＷ１，Ｗ２の縁端の輪郭形状との関係を説明するための平面（ｘ−ｙ平面）図である。図６（ａ）に示すように、ワークＷ１の縁端Ｅ１とワークＷ２の縁端Ｅ２とは共にほぼ直線状の輪郭を有している。このため、かかるワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１，Ｅ２同士の突合わせ溶接では、その理想溶接線Ｌが基準線ｘ０と一致する直線となる。かかる場合、基準ガイドブロック２８の基準面２８ａ及び基準面２８ｂは理想溶接線Ｌの軌跡と一致する直線状の輪郭に形成される。この基準面２８ａ，２８ｂにワークＷ１，Ｗ２の各縁端Ｅ１，Ｅ２が突当てられると、各縁端Ｅ１，Ｅ２の向きが互いに平行となるようにワークＷ１，Ｗ２の姿勢が補正されるのである。
【００４０】
図７は、図２のＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図である。なお、図２のＶＩＩ’−ＶＩＩ’線における断面図は、図７を左右反転したものと略同一であるので、その説明を省略する。
【００４１】
図７に示すように、横架フレーム１４に吊設される移動フレーム１１は、そのｘ軸方向中央に上記したブラケット３４が配設されている。ブラケット３４はｘ軸方向に長尺状に形成されており、その長手方向両端部に上記したガイドロッド３５がそれぞれ１本ずつ挿嵌されている。移動フレーム１１には、２本のガイドロッド３５，３５の内側に一対のエアシリンダ３６，３６が配設されており、この一対のエアシリンダ３６，３６は、マグネットユニット１０をｚ軸方向に往復移動させる駆動装置である。
【００４２】
このエアシリンダ３６，３６のシリンダロッド３６ａ，３６ａはｚ軸下方へ突出され、各シリンダロッド３６ａ，３６ａの先端にはマグネットユニット１０の上部が取着されている。このマグネットユニット１０にはｘ軸方向に複数枚（例えば合計１１板）のクランプ板３０が若干の隙間（数ｍｍ程度）を隔てて隣接して並設されており、複数枚のクランプ板３０が支持ブロック２９のｘ軸方向ほぼ全域に渡って設けられている。ここで、図８を参照して、マグネットユニット１０の詳細について説明する。
【００４３】
図８（ａ）は、図７に示すマグネットユニット１０を部分的に断面視した拡大図である。図８（ａ）に示すように、マグネットユニット１０は、その筐体４０に複数基（例えば合計１１基）の磁石モジュール４１がｘ軸方向に並設されており、各磁石モジュール４１は、クランプ板３０が下端に取着される磁石本体４２と、その磁石本体４２を筐体４０にｚ軸方向へ上下動可能に吊設するホルダ部材４３とを備えている。磁石本体４２は強磁性体で形成された略円柱状体であり、その軸芯がｚ軸方向を向いている。磁石本体４２の内部には、その磁石本体４２の中心軸周りに軸芯部４２ａが設けられ、この軸芯部４２ａの外周にコイル４２ｂが巻回されている。尚、各磁石モジュール４１は個々に独立したものである。
【００４４】
磁石本体４２によれば、コイル４２ｂの外周に円筒状の外壁部４２ｃが設けられており、この外壁部４２ｃと軸芯部４２ａとが一体形成され、この軸芯部４２ａ及び外壁部４２ｃの下端にはクランプ板３０の上面が当接して取着されている。よって、コイル４２ｂに通電すると、軸芯部４２ａ、外壁部４２ｃ及びクランプ板３０が磁化されるのである。また、磁石本体４２は、筐体４０の底板４０ｂに設けられた円筒状のスリーブ４４内にｚ軸方向へ摺動可能に内設され、この磁石本体４２の上方には磁石本体４２の上端面と間隔を隔てて筐体４０の天板４０ａが設けられている。
【００４５】
ホルダ部材４３は、磁石本体４２と連結されるロッド４３ａと、そのロッド４３ａを付勢する弾性スプリング４３ｂと、その弾性スプリング４３ｂをロッド４３ａに係止する係止ナット４３ｃとを備えている。ロッド４３ａの下端には磁石本体４２の上端が取着されており、このロッド４３ａの上端部は天板４０ａを貫通して筐体４０の上方へ突出されている。このロッド４３ａの上端部には、係止ナット４３ｃが螺合され、この係止ナット４３ｃと天板４０ａとの間に圧縮バネで構成された弾性スプリング４３ｂが介装されている。この弾性スプリング４３ｂの弾性復元力によって、磁石モジュール４１はｚ軸方向上方（支持ブロック２９から離間する方向）へ向けて付勢されている。
【００４６】
図８（ｂ）は、図８（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。図８（ｂ）に示すように、筐体４０の天板４０ａには、各磁石モジュール４１に対応して１本ずつ調節ボルト４５が複数螺合され、この各調節ボルト４５の頭部は天板４０ａから各磁石本体４２の上端面へ向けて突出されている。しかも、調節ボルト４５の頭部には磁石本体４２の上端面が当接しており、磁石本体４２のｚ軸方向上方へ向けた移動を規制している。よって、この調節ボルト４５の突出量を調節することにより、クランプ板３０のｚ軸方向の位置を変更でき、クランプ板３０と支持ブロック２９間の遊間８５，８６（図１０参照）の幅を、ワークＷ１，Ｗ２の厚みｔ１，ｔ２に応じて変更することもできるのである。
【００４７】
図７に戻って説明する。マグネットユニット１０のｘ軸方向両側には、その支持ブロック２９のｘ軸方向両側から突出される係合ロッド２７，２７との対向位置にブラケット３７，３７が配設されており、各ブラケット３７には係合ロッド２７を挿入可能な係合孔３７ａが穿設されている。上記したエアシリンダ２６により係合ロッド２７を上方へ突出させ係合孔３７ａに挿入すると、係合ロッド２７とブラケット３７とが係合されるので、かかる係合によりｚ軸方向上下に対向配置される載置テーブル４’とマグネットユニット１０とを一体的に連結することができる。
【００４８】
更に、基準ガイドブロック２８は、クランプマシン２のｘ軸方向に左右対称に一対配設されている。各基準ガイドブロック２８のｘ軸方向両側からは軸芯がｚ軸方向を向いたガイドロッド３８，３８が下方に垂設されており、このガイドロッド３８，３８は、基礎フレーム６に摺動可能にそれぞれ取着されている。２本のガイドロッド３８，３８の間には、基礎フレーム６に固定されたエアシリンダ３９が配設されており、このエアシリンダ３９は基準ガイドブロック２８をｚ軸方向へ昇降させる駆動装置である。このエアシリンダ３９はシリンダロッド３９ａがｚ軸上方へ突出され、そのシリンダロッド３９ａの先端は基準ガイドブロック２８の下部に連結されている。
【００４９】
図９は、レーザ溶接機１の電気的構成を示したブロック図である。レーザ溶接機１は、クランプマシン２の各部位の位置制御やトルク制御を行う制御ユニット５０を備え、この制御ユニット５０は、主に、ＣＰＵ５１と、ＲＯＭ５２と、ＲＡＭ５３と、入出力ポート５４と、モニタ５５と、入力ユニット５６と、インターフェイス５７とを備えている。制御ユニット５０のＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３は、バスラインを介して相互に接続されており、このバスラインは、入出力ポート５４にそれぞれ接続されている。入出力ポート５４には、更にモニタ５５と、入力ユニット５６と、インターフェイス５７と、モータドライバ５８〜６０と、電流検出回路６１，６２と、エンコーダ６３〜６５と、電磁弁ドライバ６６と、マグネットドライバ８３，８４とが接続されている。
【００５０】
ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２に記憶されている制御プログラムに従って入出力ポート５４に接続された各部を制御し、クランプマシン２及び溶接ユニット３の各部の動作を実行する演算装置である。ＲＯＭ５２は、このレーザ溶接機１で実行される制御プログラムや固定値データなどを格納した書換え不能な不揮発性メモリであり、ＲＡＭ５３は、レーザ溶接機１の各動作の実行時に各種のデータを一時的に記憶するための書換可能な揮発性メモリである。このＲＡＭ５３には、移動フレーム５を駆動するサーボモータ９をトルク制御する場合に、そのサーボモータ９の出力を最大トルク値未満に制限するために設定される制限トルク値を記憶するための制限トルク値メモリ５３ａが設けられている。なお、ＲＡＭ５３は、図示しないバックアップ電源により常時電力供給されており、ＲＡＭ５３に記憶されるデータはレーザ溶接機１の電源オフ後も保持される。
【００５１】
モニタ５５は、レーザ溶接機１の動作制御時に必要となる各種のパラメータの設定状況や、その他のレーザ溶接機１に関する各種情報を表示するための表示装置であり、入力ユニット５６は、各種パラメータの入力操作や、レーザ溶接機１を手動操作する場合に作業員により操作されるものである。また、インターフェイス５７は、クランプマシン２によりクランプされたワークＷ１，Ｗ２をレーザ光により溶接する溶接ユニット３との間で各種信号やデータを送受信するためのものであり、溶接ユニット３と接続されている。
【００５２】
モータドライバ５８，５９は、直流電動機であるサーボモータ９の駆動電流を制御する駆動回路であり、モータドライバ６０は、直流電動機であるサーボモータ１８の駆動電流を制御する駆動回路である。モータドライバ５８，５９の出力端には、サーボモータ９，９がそれぞれ１基ずつ接続されると共に、そのモータドライバ５８，５９から各サーボモータ９，９へ流れる電流値を検出する電流検出回路６１，６２が接続されている。各サーボモータ９，９の出力トルク値は、この電流検出回路６１，６２による検出電流値から算定される電機子電流値に基づいて求めることができる。
【００５３】
エンコーダ６３〜６５は、サーボモータ９，９，１８の回転変位を検出するためのセンサであり、このエンコーダ６３〜６５により検出された回転変位に基づいて、載置テーブル４，４’のｙ軸方向座標値や、マグネットユニット１０，１０のｘ軸方向座標値を求めることができる。制御ユニット５０では、この求められた座標値に基づいて、サーボモータ９，９，１８の回転量を調節して、載置テーブル４，４’（又は移動フレーム５，５）やマグネットユニット１０，１０（又は移動フレーム１１）を目標位置に位置制御している。
【００５４】
電磁弁ドライバ６６は、４基のエアシリンダ１３、４基のエアシリンダ２６，４基のエアシリンダ３６及び４基のエアシリンダ３９にそれぞれ１基ずつ接続される電磁弁６７〜８２を制御する駆動回路である。また、電磁弁６７〜８２は、各エアシリンダ１３，２６，３６，３９のシリンダロッドを往復動作させるために圧縮空気の供給経路を切り換えると共に、その圧縮空気の供給停止して各エアシリンダ１３，２６，３６，３９のシリンダロッドを遊動可能にするものである。また、マグネットドライバ８３，８４は、マグネットユニット１０，１０の各磁石モジュール４１への通電量を調節して、各磁石モジュール４１が生じる磁力を変更するための回路である。
【００５５】
次に、上記のように構成されたレーザ溶接機１の動作について説明する。以下の説明で用いる図１０から図１４は、図５に示したレーザ溶接機１の各部が動作した場合における断面図である。まず、サーボモータ１８が回転され、移動フレーム１１がｘ軸方向上流側（図１右側）へ移動されて、移動フレーム１１が前段テーブル１９の上方位置（図１中の２点鎖線）で位置決めされる。前段テーブル１９上にはｙ軸方向に並べられた２枚のワークＷ１，Ｗ２（図示せず）が載置されており、移動フレーム１１の停止後、エアシリンダ３６，３６，３６，３６によりマグネットユニット１０，１０が下降されて、マグネットドライバ８３，８４によりマグネットユニット１０，１０の各磁石モジュール４１に通電がなされる。
【００５６】
一方、この通電と共に、複数本のプッシュロッド２０によるワークＷ１，Ｗ２の押し上げを行うと、一方のマグネットユニット１０の各クランプ板３０にワークＷ１が吸着され、他方のマグネットユニット１０の各クランプ板３０にはワークＷ２が吸着される。この吸着後、エアシリンダ３６，３６，３６，３６によりマグネットユニット１０，１０を上昇させ、且つ、プッシュロッド２０を下降させると、ワークＷ１，Ｗ２が前段テーブル１９の上方に吊り上げられる。ワークＷ１，Ｗ２の吊り上げ後、サーボモータ１８が回転され、移動フレーム１１がｘ軸方向下流側（図１左側）へ移動されて、移動フレーム１１が載置テーブル４，４’の上方位置（図１中の実線）で位置決めされると、レーザ溶接機１は、図５に示した状態となる。
【００５７】
図５に示した状態において、４本の係合ロッド２７（図３参照）の上方には上記した４つブラケット３７の係合孔３７ａがそれぞれ位置決めされており、４基のエアシリンダ２６によって、４本の係合ロッド２７が最上位置に上昇されると、各係合孔３７ａに各係合ロッド２７が挿入されて、互いに対向する係合ロッド２７とブラケット３７同士が係合される。この結果、図５において基準線ｚ０よりｙ軸方向上流側（図５右側）に配設される載置テーブル４とマグネットユニット１０とが一体的に連結され、図５において基準線ｚ０よりｙ軸方向下流側（図５左側）に配設される載置テーブル４’とマグネットユニット１０とが一体的に連結される。
【００５８】
この後、電磁弁６７〜７０が電磁弁ドライバ６６により中立状態に切り換えられると、各エアシリンダ１３，１３，１３，１３はシリンダロッドがｙ軸方向へ遊動可能な状態となる。この結果、載置テーブル４，４’を支持する移動フレーム５，５がサーボモータ９，９によりｙ軸方向へ移動される場合に、一方のマグネットユニット１０（図５右側）が載置テーブル４と一緒に、他方のマグネットユニット１０（図５左側）が載置テーブル４’と一緒に、ｙ軸方向へ移動自在な状態となるのである。しかも、ワークＷ１，Ｗ２の突合わせ時に、マグネットユニット１０，１０が載置テーブル４，４’に対して相対的にｙ軸方向へ位置ズレすることがなく、その結果、ワークＷ１，Ｗ２の突合わせ精度を確保できる。
【００５９】
その後、エアシリンダ３６，３６，３６，３６によりマグネットユニット１０，１０が最下位置まで下降されると、レーザ溶接機１は、図１０に示す状態となる。図１０に示すように、マグネットユニット１０，１０が最下位置に至った状態で、ワークＷ１を挟んで対向するクランプ板３０及び支持ブロック２９間にはワークＷ１の厚みｔ１より大きな遊間８５が確保され、ワークＷ２を挟んで対向するクランプ板３０及び支持ブロック２９間にはワークＷ２の厚みｔ２より大きな遊間８６が確保されている。
【００６０】
そこで、遊間８５，８６を確保したまま、エアシリンダ３９，３９によって、基準ガイドブロック２８を図１０に示した最下位置（退避位置）から図１１に示した最上位置（当接位置）まで上昇させると、図１１に示すように、基準ガイドブロック２８の基準面２８ａがワークＷ１の縁端Ｅ１と対向される一方、基準面２８ｂがワークＷ２の縁端Ｅ２と対向される。図１１に示すように、ワークＷ１，Ｗ２は、その縁端Ｅ１、Ｅ２が支持ブロック２９，２９の先端面及びクランプ板３０，３０の先端面より基準ガイドブロック２８配設側に突出された状態でクランプ板３０，３０にそれぞれ吸着されている。
【００６１】
支持ブロック２９，２９はクランプ板３０，３０より基準ガイドブロック２８の配設側に若干突出されるので、移動フレーム５，５を、位置制御によって、図１１に示す退避位置から支持ブロック２９，２９の先端面が基準面２８ａ，２８ｂに当接する直前位置（図１２参照）に位置決めするように移動させると、その移動の最中に、基準ガイドブロック２８の基準面２８ａにワークＷ１の縁端Ｅ１が突当てられ、基準ガイドブロック２８の基準面２８ｂにワークＷ２の縁端Ｅ２が突当てられる。
【００６２】
この際に、マグネットユニット１０，１０の各磁石モジュール４１の磁力は、マグネットドライバ８３，８４によって、各クランプ板３０上でワークＷ１，Ｗ２が摺動可能な程度の弱磁力に調節されているので、基準面２８ａ，２８ｂに対してワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１，Ｅ２がｘ−ｙ平面内で傾いている場合、ワークＷ１，Ｗ２がクランプ板３０上を摺動して、その縁端Ｅ１，Ｅ２が基準面２８ａ，２８ｂに正対する姿勢に位置補正できる。
【００６３】
この結果、ワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１，Ｅ２は、基準線ｘ０（理想溶接線Ｌ）に一致する向きに補正される。しかも、ワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１、Ｅ２が基準ガイドブロック２８に突当てられてクランプ板３０上を摺動する場合、支持ブロック２９，２９とクランプ板３０，３０との間には上記した遊間８５，８６が設けられるので、ワークＷ１，Ｗ２と支持ブロック２９，２９とが擦れて損傷することを防止することができる
【００６４】
図１２に示すように、ワークＷ１，Ｗ２を基準ガイドブロック２８に突当てて姿勢補正した後は、マグネットドライバ８３，８４によってマグネットユニット１０，１０の各磁石モジュール４１の磁力が強磁力に変更されると、その各磁石モジュール４１により磁化された各クランプ板３０及びワークＷ１，Ｗ２の磁界の影響を受けて各支持ブロック２９，２９が磁化される。この磁化によってワークＷ１，Ｗ２とそれに上下に対向する支持ブロック２９，２９との間には磁気的な引力（磁気引力）が生じる。
【００６５】
これによって、各マグネットユニット１０，１０の各磁石本体４２は、弾性スプリング４３ｂの付勢力に抗して各スリーブ４４内を摺動し、支持ブロック２９，２９側へ引き寄せられる。この引き寄せによって、マグネットユニット１０，１０の各クランプ板３０と各支持ブロック２９，２９間の遊間８５，８６が縮小された結果、図１３に示すように、ワークＷ１，Ｗ２が各マグネットユニット１０，１０の磁化されたクランプ板３０と磁化された支持ブロック２９，２９との間に吸着されつつ強固に拘束される。
【００６６】
ワークＷ１，Ｗ２をマグネットユニット１０，１０及び支持ブロック２９，２９間にて拘束した後は、図１３に示すように、移動フレーム５，５を位置制御することによって図１２に示す位置から図１３に示す退避位置まで移動させた後、更に、エアシリンダ３９，３９により基準ガイドブロック２８を最下位置まで下降させる。このため、ワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１、Ｅ２は、基準ガイドブロック２８の下降前に基準面２８ａ，２８ｂから充分に離間されるので、基準ガイドブロック２８の下降によりワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１、Ｅ２と基準面２８ａ，２８ｂとが擦れて損傷することを防止できる。
【００６７】
基準ガイドブロック２８の下降が完了した後は、移動フレーム５，５を基準線ｚ０側へ向けて移動させて、ワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１，Ｅ２同士が突合わせられる。ここで、移動フレーム５，５のいずれか一方、例えば、載置テーブル４を支持する移動フレーム５（図１３右側）の制御方式は、サーボモータ９による位置制御方式から、そのサーボモータ９の出力トルクを制限トルク値メモリ５３ａに記憶される制限トルク値以下に制限するトルク制御方式に切り換えられる。なお、かかるトルク制御方式は、サーボモータ９の出力トルクを制限トルク値メモリ５３ａに記憶される値に一致するように制御するものであっても良い。
【００６８】
このため、載置フレーム４を支持する移動フレーム５はトルク制御されたサーボモータ９によりｙ軸方向下流側（図１３左方）へ向けて移動される一方、載置テーブル４’を支持する移動フレーム５（図１３左側）は、サーボモータ９を駆動装置とした位置制御によって、ワークＷ２の縁端Ｅ２が基準線ｚ０に一致するようにｙ軸方向上流側（図１３右方）へ移動される。この移動によりワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１，Ｅ２同士が図１４に示すように突き合わさると、基準線ｚ０上にてワークＷ１の縁端Ｅ１がワークＷ２の縁端Ｅ２に制限トルク値以下の押圧力によって押し当てられる。よって、本来は直線状であるべきワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１，Ｅ２に湾曲やバリが存在しても、かかる湾曲やバリをワークＷ１，Ｗ２間の押圧により圧潰させることができ、縁端Ｅ１，Ｅ２間の密着度を高めることができる。
【００６９】
図１４に示すように、ワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１，Ｅ２同士が突き合わさると、溶接ユニット３のレーザヘッド３ａが下降され、レーザヘッド３ａによって縁端Ｅ１，Ｅ２間にレーザ光が照射されつつ、溶接ユニット３がサーボモータ２４によってｘ軸方向上流側（図１右側）から下流側（図１左側）へ移動されて、ワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１，Ｅ２が溶接される。この溶接時においても、突き合わさったワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１，Ｅ２間には押圧力が作用しているので、レーザ光により溶融された金属が溶け込んで各縁端Ｅ１，Ｅ２間に残存する隙間を更に縮減できる。また、ワークＷ２を拘束した載置テーブル４’を駆動するサーボモータ９は最大トルクまで出力可能であるので、ワークＷ１の押圧力で押し戻されることがなく、ワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１，Ｅ２の突合わせ位置が基準線ｚ０からズレ動くこともない。
【００７０】
溶接終了後は、レーザヘッド３ａが上昇され、マグネットドライバ８３，８４により、マグネットユニット１０，１０の各磁石モジュール４１への通電が停止される。これにより、各磁石モジュール４１の磁力がなくなり、接合されたワークＷ１，Ｗ２がマグネットユニット１０，１０から離脱して、載置テーブル４，４’上に載置される。この後は、４基のエアシリンダ３６によりマグネットユニット１０，１０が最上位置へ上昇される一方、４基のエアシリンダ２６によって、４本の係合ロッド２７が最下位置に下降され、各係合孔３７ａから各係合ロッド２７が抜脱される。
【００７１】
この結果、載置テーブル４，４’がマグネットユニット１０，１０とはそれぞれ別々に移動可能となり、その後、電磁弁６７〜７０が電磁弁ドライバ６６により切り換えられて、各エアシリンダ１３，１３，１３，１３によって各マグネットユニット１０，１０がそれぞれ図５に示した位置まで移動される。一方、載置テーブル４，４’を支持する移動フレーム５，５は、溶接後のワークＷ１，Ｗ２が次工程へ搬送された後、サーボモータ９，９によって図５に示す位置までそれぞれ移動される。この後、次のワークＷ１，Ｗ２が前段テーブル１９から取り寄せる動作が再び行われる。
【００７２】
以上説明したように、本実施例のレーザ溶接機１によれば、従来のように、クランプマシン２によって、ワークＷ１，Ｗ２のいずれか一方の縁端のみを基準ガイドブロック２８に突当てて姿勢を補正し、その姿勢補正された一方のワークの縁端を基準面として、他方のワークの姿勢を補正することもできる。しかしながら、本実施例では、クランプマシン２により突合わせられる２枚一組のワークＷ１，Ｗ２は、それぞれ基準ガイドブロック２８の基準面２８ａ，２８ｂに別々に突当てられて、それぞれの姿勢が突合わせに適した向きに補正される。
【００７３】
このため、ワークＷ１，Ｗ２の一方を基準として他方の姿勢補正を行う従来方式や従来方法のように、非基準側のワークの縁端が傾いたまま、基準側のワークの縁端に突き当たって基準側のワークの縁端が傷付けられるような事故を防止できる。しかも、ワークＷ１，Ｗ２は基準ガイドブロック２８に別々に突当てられて姿勢補正（位置補正）されるので、従来方式や従来方法に問題となっていた突合せ時のワーク同士の重なりや乗り上げ現象の発生が防止でき、ワークＷ１，Ｗ２の突合せ時における精度安定性を著しく向上でき、装置の稼働率も向上でき、更に、不良の発生率の削減を達成できるのである。
【００７４】
また、弾性スプリング４３ｂによる磁石本体４２の付勢力は、ワークＷ１，Ｗ２が支持ブロック２９及びクランプ板３０の双方に吸着されて拘束される状態（本クランプ状態）での各磁石モジュール４１の吸着力の略２．５％程度と極めて弱く、図１２に示したようにワークＷ１，Ｗ２が吸着されたクランプ板３０を、支持ブロック２９から遊間８５，８６だけ離間させた状態（仮クランプ状態）で吊り上げるために必要な最低限の力とされている。よって、弾性スプリング４３ｂの付勢力が、それとは逆方向に作用する磁石モジュール４１の磁気引力の大きな損失となることはない。なお、本実施例では、本クランプ時における弾性スプリング４３ｂの付勢力は略５ｋｇｆ程度とされ、これに対して磁石モジュール４１のクランプ板３０によるワークの吸着力は略２００ｋｇｆ程度とすることができる。
【００７５】
しかも、上記の通り、ワークＷ１，Ｗ２の本クランプ時には、複数基（合計２２基）の磁石モジュール４１の磁力を使用するので、支持ブロック２９とクランプ板３０との間に磁気引力は生じるが、かかる磁気引力の反力がマグネットユニット１０や支持ブロック２９を支える構造体、各部材４，４’，５，５，６，１１，１４などに作用することがない。よって、その分、レーザ溶接機１全体としての各部を低剛性化できる。従って、レーザ溶接機１では、クランプマシン２、溶接ユニット３及びワークＷ１，Ｗ２の搬送装置として機能する移動フレーム１１などの機能が異なる複数の装置を、各装置の設計上要求される精度を損なうことなく、同一のフレーム構造体に集約させることができる。
【００７６】
また、ワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１，Ｅ２同士を突合わせる場合に、例えば、基準側となるワークＷ２をクランプするマグネットユニット１０の各磁石モジュール４１の磁力に比べて、非基準側となるワークＷ１をクランプするマグネットユニット１０の各磁石モジュールの磁力を若干弱めておけば、非基準側のワークＷ１が支持ブロック２９とクランプ板３０との間で若干ズレ動くことを許容することもできる。この場合、基準側のワークＷ２を拘束するマグネットユニット１０の各磁石モジュール４１に定格以上の電圧を印加して強磁力を発生させることもできる。
【００７７】
また、ワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１，Ｅ２同士を突合わせる場合（図１４参照）、マグネットドライバ８３，８４によって、一方のマグネットユニット１０の各磁石モジュール４１と、他方のマグネットユニット１０の各磁石モジュール４１とを、それぞれ磁化させることができる。かかる場合に、ワークＷ１は一方のマグネットユニット１０により磁化され、ワークＷ２は他方のマグネットユニット１０により磁化され、これらの磁化によって両ワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１，Ｅ２間に磁気引力が生じ、この磁気引力によって両ワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１，Ｅ２同士が吸着され、結果、突合わせ後の両ワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１，Ｅ２間の隙間が更に低減される。
【００７８】
また、マグネットユニット１０の各磁石モジュール４１は、その各ホルダ部材４３によってそれぞれが独立した状態で筐体４０に吊設されるので、マグネットユニット１０や、磁石モジュール４１や、磁石本体４２や、ホルダ部材４３などの機械的精度が多少悪くても、確実にワークＷ１，Ｗ２をクランプすることができる。また、ワークＷ１，Ｗ２のｘ軸方向両端をガイドせずにワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１，Ｅ２同士を突合わせるので、ワークＷ１，Ｗ２のｘ軸方向両端をガイドすることにより生じる変形や歪みを防止でき、かかる変形や歪みに起因するワークＷ１，Ｗ２同士の突合わせ精度の低下を防止できる。
【００７９】
ところで、ワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１，Ｅ２の突合わせ面が理想溶接線Ｌ（基準線ｘ０，ｚ０）に対して位置ズレすると、レーザヘッド３ａから照射されるレーザ光が支持ブロック２９，２９と干渉して、レーザ光の出力低下を起こして溶接不良が発生する虞がある。しかしながら、本実施例のレーザ溶接機１では、上記のようにワークＷ１，Ｗ２の突合わせ精度が向上されるので、かかるワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１，Ｅ２の突合わせ面が理想溶接線Ｌ（又は基準線ｘ０，ｚ０）に対してより正確に一致させることができ、レーザ光と支持ブロック２９，２９との干渉に起因する溶接不良を防止できる。
【００８０】
また、上記のクランプマシン２により高精度に突合わせられたワークＷ１，Ｗ２は、ワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１，Ｅ２のシーム部（接合部）に追従して移動されるレーザヘッド３ａにより溶接されるので、溶接時の安定性を飛躍的に向上でき、溶接不良の発生を更に低減できる。
【００８１】
次に、上記実施例の変形例について説明する。第２実施例のレーザ溶接機は、上記した第１実施例のレーザ溶接機１に対して、図１４に示したワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１，Ｅ２を突合わせる場合における移動フレーム５，５の制御方式をいずれもサーボモータ９，９による位置制御に変更したものである。具体的には、第２実施例のレーザ溶接機１では、載置フレーム４，４’を支持する移動フレーム５，５を別々にサーボモータ９，９により駆動して別々に位置制御することによって、ワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１，Ｅ２が基準線ｘ０，ｚ０に一致するように位置制御している。
【００８２】
ワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１，Ｅ２の加工精度が許容限度内である場合、第１実施例のようにトルク制御によってワークＷ１をワークＷ２に押圧させて、その縁端Ｅ１，Ｅ２の湾曲やバリを圧潰させずとも、縁端Ｅ１，Ｅ２間の密着度を充分に確保することが可能な場合がある。かかる場合には、上記したように移動フレーム５，５を別々にサーボモータ９，９により駆動して別々に位置制御することによって、ワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１，Ｅ２を最小限の力で突合わせることができるので、トルク制御による弊害であるワークＷ１，Ｗ２の材料の曲がりを防止できる。また、溶接熱によるワークＷ１，Ｗ２の熱膨張で支持ブロック２９，２９及びマグネットユニット１０，１０を介してサーボモータ９，９に加わる反力を、トルク制御によるトルク制限を受けずにサーボモータ９，９の最大出力トルクの範囲内で担うことができる。
【００８３】
第３実施例のレーザ溶接機は、上記した第２実施例のレーザ溶接機がワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１，Ｅ２を基準線ｘ０，ｚ０に一致させるように移動フレーム５，５を位置制御するのに対して、移動フレーム５，５を位置制御する場合にワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１，Ｅ２の目標位置を基準線ｘ０，ｚ０から若干量だけ偏移して、ワークＷ１，Ｗ２間に若干の押し当て力を作用させたものである。以下、第１及び第２実施例と同一の部分には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる部分のみを説明する。
【００８４】
図１５は、第３実施例のレーザ溶接機１００の電気的構成を示したブロック図である。図１５に示すように、ＲＡＭ１０１には、移動フレーム５，５を位置制御する場合、ワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１，Ｅ２が位置決めされるｙ軸方向の目標位置と基準線ｘ０，ｚ０との偏移量（偏差）を記憶するオフセットメモリ１０１ａが設けられている。このオフセットメモリ１０１ａには、例えば０ｍｍ〜０．２ｍｍ程度の値が偏移量として記憶（設定）されている。
【００８５】
第３実施例のレーザ溶接機１００は、移動フレーム５，５を位置制御する場合、ワークＷ１の縁端Ｅ１のｙ軸方向の目標位置を基準線ｘ０，ｚ０よりｙ軸方向下流側にオフセットメモリ１０１ａの値分だけ偏移させる一方、これと同様に、ワークＷ２の縁端Ｅ２のｙ軸方向の目標位置を基準線ｘ０，ｚ０よりｙ軸方向上流側にオフセットメモリ１０１ａの値分だけ偏移させる。すると、この双方の偏移量に応じてサーボモータ９，９の出力トルクを増加させ、この増加分の出力トルクでワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１，Ｅ２面間に若干の押し付け力を付与すことができる。しかも、かかる場合にあっても、溶接熱によるワークＷ１，Ｗ２の熱膨張で支持ブロック２９，２９及びマグネットユニット１０，１０を介してサーボモータ９，９に加わる反力を、トルク制御によるトルク制限を受けずにサーボモータ９，９の最大出力トルクの範囲内で担うことができるのである。
【００８６】
図６（ｂ）は、第４実施例のレーザ溶接機における基準ガイドブロック２８の各基準面２８ａ，２８ｂの輪郭形状とワークＷ１，Ｗ２の縁端の輪郭形状との関係を説明するための平面（ｘ−ｙ平面）図である。第４実施例のレーザ溶接機は、上記した第１実施例に対して、基準ガイドブロック２８の形状を変更したものである。図６（ｂ）に示すように、ワークＷ１の縁端Ｅ１とワークＷ２の縁端Ｅ２とが互いにほぼ合致する凹凸状（図中では曲線状で図示している）の輪郭を有する場合、これらの縁端Ｅ１，Ｅ２同士の突合わせ溶接では、その理想溶接線Ｌが縁端Ｅ１，Ｅ２の輪郭と略一致する凹凸状となる。かかる場合、基準面２８ａ及び基準面２８ｂの輪郭が理想溶接線Ｌの軌跡に略一致するように形成されると、基準面２８ａの輪郭はワークＷ２の縁端Ｅ２の輪郭に、基準面２８ｂの輪郭はワークＷ１の縁端Ｅ１の輪郭に適合した形状となる。
【００８７】
よって、このように形成された基準面２８ａ，２８ｂにワークＷ１，Ｗ２の各縁端Ｅ１，Ｅ２が突当てられれば、凹凸状の縁端Ｅ１，Ｅ２同士であっても正確に突合わせることができる。しかも、ワークＷ１，Ｗ２は、ワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１，Ｅ２のシーム部（接合部）に追従して移動されるレーザヘッド３ａにより溶接されるので、ワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１，Ｅ２が凹凸状であるために溶接線が凹凸状となっても、レーザ光による溶接を実現することができる。
【００８８】
以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【００８９】
例えば、本実施例のレーザヘッド３ａにツインスポットビーム方式を採用すれば、レーザヘッド３ａによる本溶接を行う以前に、ワークＷ１，Ｗ２のシーム部のバリ等を溶かし込みを行うことができ、これによりワークＷ１，Ｗ２の突合せ精度を更に向上させることができる。また、レーザヘッド３ａがシングルスポット方式であっても、ヤグレーザ方式を採用することによって、ツインスポットビーム方式と同様の効果を得ることができる。
【００９０】
また、本実施例では、マグネットユニット１０，１０を上方に、支持ブロック２９，２９を下方に配設したが、これらの位置関係は必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、マグネットユニットと支持ブロックとを上下入れ替えて配設しても良い。また、本実施例では、マグネットユニット１０，１０に対向する側に各磁石モジュール４１により磁化される支持ブロック２９，２９を配設したが、かかる支持ブロック自体を磁石としても良い。また、本実施例では、クランプ板３０及び支持ブロック２９の対向面を互いに平行な平面に形成したが、かかるクランプ板及び支持ブロックの対向面は必ずしも平面に限られるものではなく、クランプするワークの凹凸形状に適合する面形状に形成しても良い。
【００９１】
また、本実施例では、磁石モジュール４１として電磁石を採用したが、かかる磁石モジュールは必ずしも電磁石に限定されるものではなく、磁力を強弱させることが可能であれば永久磁石や永電磁マグネットを採用しても良い。例えば、永久磁石を採用する場合には、クランプ板を磁化させる永久磁石と、その永久磁石をｚ軸方向に上下させる移動機構とを磁石モジュール内に設け、その移動機構をマグネットドライバにより制御して上下させることで、クランプ板に作用する永久磁石の磁界の強さを調節して、クランプ板の吸着力を調節するのである。
【００９２】
また、永電磁マグネットを採用する場合には、クランプ板を磁化させる永久磁石と、その永久磁石の磁界を相殺する電磁石とをマグネットモジュール内に設け、その電磁石への通電量をマグネットドライバにより制御することで、電磁石が発生する磁界の強度を調節して、クランプ板の吸着力を調節するのである。
【００９３】
また、第３実施例では、ワークＷ１，Ｗ２を突合わせる場合において基準線ｘ０，ｚ０に対する縁端Ｅ１，Ｅ２の偏移量、即ち、オフセットメモリ１０１ａに記憶される値を、例えば、略０ｍｍ〜０．２ｍｍ程度とする旨説明したが、かかる値は、必ずしもこの数値に限定されるものではなく、レーザ光の光線幅やバリの突出量に応じて適宜変更しても良い。
【００９４】
【発明の効果】
請求項１記載のワーク突合わせ装置によれば、第１及び第２ワークの縁端同士が突き合わさった場合、制御手段によって、第１駆動手段は、第１ワークの縁端と理想溶接線とが一致するように第１クランプを突合位置で制止させ、且つ、第２駆動手段の動力は第１駆動手段の最大出力より低い所定の閾値以下に制限される。結果、第１ワークの縁端を理想溶接線に合わせて位置決めした状態で、その第１ワーク縁端に第２ワークの縁端を所定の閾値以下の力で押し当てることができる。従って、かかる所定の閾値をワークの挫屈強度未満に設定することで、突き合わせ時のワークの反り曲がり等の変形を防止できるという効果がある。また、その所定の閾値を湾曲やバリの圧潰に充分な値に設定することで、第１及び第２ワークの縁端に存在する湾曲やバリを圧潰させることができ、各ワークの縁端同士の密着度を高めることができるという効果がある。
【００９５】
しかも、第１及び第２ワークの縁端を一定の力で押し当てつつ溶接できるので、その各ワーク間の隙間へ溶接による溶融物を溶かし込ませて各ワーク間の隙間を縮減できるという効果がある。しかも、第２駆動手段の動力は、第１駆動手段の最大出力より低く制限されるので、第１及び第２ワークが突き当たった場合に第２クランプに押されて第１クランプが押し戻されることがなく、第１及び第２ワークの突合わせ部分が理想溶接線から偏移することを防止できる。よって、レーザ光と第１及び第２ワークの突合わせ部とのズレを防いで、溶接不良の発生を回避できるという効果がある。
【００９６】
請求項２記載のワーク突合わせ装置によれば、請求項１記載のワーク突合わせ装置の奏する効果に加え、閾値記憶手段に記憶される閾値は書換可能であるので、第１及び第２ワークの押し当てに適した動力値を事後的に設定し直すことができる。例えば、第２駆動手段の動力が過大である場合には、閾値を低く設定し直すことで突合わせ時における各ワークの反り曲がりを防止できるという効果がある。また一方で、第２駆動手段の動力が過小である場合には、閾値を高く設定し直すことで、突合わさった各ワークが溶接熱による熱膨張で歪み各ワークの縁端間に隙間が空くことを防止できるという効果がある。
【００９７】
また、上記した請求項１又は２の変形例であるワーク突合わせ装置によれば、第１及び第２クランプにより第１及び第２ワークの縁端が理想溶接線上で突合わせられた場合、第１及び第２クランプには、偏移量設定手段に設定される偏移量に応じた動力が第１及び第２駆動手段から均等に付与されるので、第１及び第２ワークの縁端同士が理想溶接線からズレることなく互いに押し当たることができる。この押し当りによって、第１及び第２ワークの縁端に存在する湾曲やバリは圧潰されるので、各ワークの縁端同士の密着度を高めることができるという効果がある。また、第１及び第２ワークの縁端同士を押し当てつつ溶接できるので、かかる溶接中に各ワークの縁端を溶かし込みながら各ワーク間の隙間を縮減できるという効果がある。
【００９８】
しかも、この変形例のワーク突合わせ装置によれば、第１及び第２クランプは、第１及び第２制御手段によって、第１及び第２駆動手段により同等の動力で第１及び第２ワークを押し当て合うので、第１及び第２ワークの縁端を理想溶接線から位置ズレさせずに突合わせることができる。よって、第１及び第２ワークの突合わせ部分と理想溶接線に沿って照射されるレーザ光とのズレを防止できるので、かかるズレによる溶接不良の発生を回避できるという効果がある。また、第１及び第２ワークが溶接熱による熱膨張で歪んで各ワークの縁端同士の隙間が拡大する方向へ反力が作用する場合には、その反力に第１及び第２駆動手段が出力可能な最大限の動力で抵抗して、各ワークの縁端間の隙間拡大を防止できるという効果がある。
【００９９】
請求項３記載のワーク突合わせ装置によれば、請求項１又は２に記載のワーク突合わせ装置の奏する効果に加え、クランプを機械式バネやエアシリンダにより押し付ける従来のクランプ方式のように、第１及び第２クランプによる各ワークの拘束に伴ってフレーム構造に過大な負荷荷重が作用することがないので、ワーク突合わせ装置のフレーム構造の剛性強度を小さくでき、その結果、フレーム構造を軽量かつ小型化できるという効果がある。従って、かかるワーク突合わせ装置のフレーム構造に他の装置、例えば、溶接加工装置や搬送装置を一纏めに集約することもできるのである。
【０１００】
請求項４記載のワーク突合わせ装置によれば、請求項３記載のワーク突合わせ装置の奏する効果に加え、第１及び第２ワークの縁端同士が突合わせられる場合、第１クランプの磁石及び第２クランプが磁化されることによって、各磁石に吸着される第１及び第２ワークの縁端間に磁気引力を生じさせることができる。この結果、突合わせられる両ワークの縁端間には磁気引力による吸着力が生じるので、その両縁端間の隙間を更に低減できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の突合わせ装置の一実施例であるクランプマシンを装備したレーザ溶接機の正面図である。
【図２】 図１のＩＩ−ＩＩ線における部分的な側断面図である。
【図３】 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における部分断面図である。
【図４】 図１のＩＶ−ＩＶ線における部分断面図である。
【図５】 図１のＶ−Ｖ線における部分断面図である。
【図６】 （ａ）は、図５のＶＩ−ＶＩ線における断面図であって基準ガイドブロックの各基準面の輪郭形状と各ワークの縁端の輪郭形状との関係を説明するための平面図であり、（ｂ）は、第４実施例のレーザ溶接機における基準ガイドブロックの各基準面の輪郭形状と各ワークの縁端の輪郭形状との関係を説明するための平面図である。
【図７】 図２のＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図である。
【図８】 （ａ）は、図７に示すマグネットユニットを部分的に断面視した拡大図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。
【図９】 レーザ溶接機の電気的構成を示したブロック図である。
【図１０】 図５に示すレーザ溶接機の動作状態を示す断面図である。
【図１１】 図５に示すレーザ溶接機の動作状態を示す断面図である。
【図１２】 図５に示すレーザ溶接機の動作状態を示す断面図である。
【図１３】 図５に示すレーザ溶接機の動作状態を示す断面図である。
【図１４】 図５に示すレーザ溶接機の動作状態を示す断面図である。
【図１５】 第３実施例のレーザ溶接機の電気的構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
２ クランプマシン（ワーク突合わせ装置）
９，９ サーボモータ（サーボモータ、第１駆動手段の一部、第２駆動手段の一部）
３１，３１ ボールねじ軸（第１駆動手段の一部、第２駆動手段の一部）
１０，１０ マグネットユニット（第１クランプの一部、第２クランプの一部）
２７ 係合ロッド（第１クランプの一部、第２クランプの一部）
２９，２９ 支持ブロック（強磁性体）
３０ クランプ板（磁石の一部）
３７ ブラケット（第１クランプの一部、第２クランプの一部）
４２ 磁石本体（磁石の一部、電磁石）
５１ ＣＰＵ（制御手段の一部、第１制御手段の一部、第２制御手段の一部）
５２ ＲＯＭ（制御手段の一部、第１制御手段の一部、第２制御手段の一部）
５３ａ 制限トルク値メモリ（閾値記憶手段、制御手段の一部）
５４ 入出力ポート（制御手段の一部、第１制御手段の一部、第２制御手段の一部）
５８，５９ モータドライバ（制御手段の一部、第１制御手段の一部、第２制御手段の一部）
６１，６２ 電流検出回路（動力検知手段、制御手段の一部）
６３，６４ エンコーダ（制御手段の一部、第１制御手段の一部、第２制御手段の一部）
１０１ａ オフセットメモリ（偏移量設定手段）
Ｅ１，Ｅ２ ワークの縁端（第１ワークの縁端、第２ワークの縁端）
Ｌ 理想溶接線
Ｗ１，Ｗ２ ワーク（第１ワーク、第２ワーク）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a workpiece abutting device that abuts the edges of first and second workpieces so that the edges of the first and second workpieces coincide with an ideal weld line.
[0002]
[Prior art]
  Of the parts constituting a vehicle such as an automobile, a thin metal plate is frequently used as a vehicle body part. For such body parts, for example, a large metal plate as a material cut into a desired shape by pressing, or a plurality of workpieces (materials to be welded) cut by pressing are welded Is used. Here, when welding a plurality of workpieces, the edges of each workpiece are butted against each other, and the butted edges are welded together by laser light. Since the laser beam used for this welding is a very thin light beam, it is necessary to securely bond the edges of the workpieces to prevent poor bonding.
[0003]
  Therefore, various proposals have been made to improve the adhesion between the edges of the workpieces to be butt welded conventionally. As an example, a two-plate body disclosed in JP-A-9-174283 ( There is a relative positioning device. In this relative positioning device, abutting with high adhesion is realized by pressing the edges of two workpieces against each other by an air cylinder.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
  However, as in the case of the relative positioning device described above, a method of abutting two workpieces with an air cylinder is adopted, and when the workpieces are abutted against each other with a constant force output from the air cylinder, the air cylinder However, since the output is excessively large, the workpieces that are abutted are warped and a welding failure occurs. Therefore, if the output of the air cylinder is reduced in order to eliminate such problems, the pressing force between the edges of the workpiece will decrease, so the curved edges or burrs remaining on the edge of the workpiece will cause a gap between the edges of each workpiece. This causes a problem that the degree of adhesion is reduced due to vacancy.
[0005]
  The present invention has been made in order to solve the above-described problems. The first and second workpieces are prevented from being deformed, for example, while the first and second workpieces are brought into contact with each other. And it aims at providing the workpiece | work butting apparatus which can improve the adhesiveness of each edge of a 2nd workpiece | work.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve this object, the workpiece butt-matching device according to claim 1 butts the edges of the first and second workpieces so as to coincide with the ideal weld line, and sandwiches the ideal weld line. A first clamp that is disposed on one side and sandwiches the first workpiece; a second clamp that is spaced from the first clamp and sandwiches the ideal weld line and sandwiches the second workpiece; A first driving means having a servo motor for applying power to linearly move the first clamp toward the second clamp side, and toward the first clamp side moved by the first driving means; A second driving means having a servo motor for applying power for linearly moving the second clamp;In order to abut the edges of the first and second workpieces on the ideal weld line, the position control by the servo motor of the first drive means with respect to the first clamp, and the second drive means for moving the second clamp Servo motor torque control of the second drive means is performed by simultaneously executing torque control of the servo motor, moving the first clamp by the position control to align the edge of the first workpiece with the ideal weld line. The second clamp is moved by pressing the edge of the second workpiece against the edge of the first workpiece on the ideal weld line, and the torque control and position control are continued during welding performed in this pressed state. In the torque control, the servo motor output of the second drive means is limited to a predetermined threshold value lower than the maximum output of the servo motor of the first drive means. The servo motor of the first drive means to allow the output to a maximum output value at that position controlControl means.
[0007]
  The ideal weld line is an ideal line indicating the welding direction when the first and second workpieces are welded, and in the case where the edge of the first workpiece and the edge of the second workpiece are accurately butted together. It matches the boundary line of both works.
[0008]
  According to the workpiece abutting device according to the first aspect, for example, the first and second workpieces are clamped by the first and second clamps in a state where the mutually facing edges are separated from each other. From this state, when the first clamp is moved toward the second clamp side by the first driving means, and the second clamp is moved toward the first clamp side by the second driving means, the first and second workpieces are moved. The edge of the sword is approached so as to sandwich the ideal weld line from both sides. Thereafter, the control of the first moving means by the control means stops the first clamp at the abutting position where the edge of the first workpiece and the ideal weld line coincide.
[0009]
  When the first clamp is restrained at the abutting position, the edge of the first workpiece is positioned at a position coinciding with the ideal weld line, and the edge of the first workpiece thus positioned is clamped by the second clamp. The edge of the second workpiece thus pressed is pressed through the power of the second drive means. Here, the control means limits the power of the second driving means to a predetermined threshold value lower than the maximum output of the first driving means, so that the edge is pushed by the second work clamped by the second clamp. The first workpiece aligned with the ideal weld line is not pushed back together with the first clamp. Therefore, the state where the edges of the first and second workpieces are abutted on the ideal weld line is maintained.
[0010]
  The workpiece butting apparatus according to a second aspect is the workpiece butting apparatus according to the first aspect, wherein the control unit is configured to change the power of the rewritable threshold storage unit that stores the predetermined threshold and the second drive unit. Power detecting means for detecting, and the power detected by the power detecting means matches the predetermined threshold value stored in the threshold value storing means.Executes torque control of servo motor of second drive meansTo do.
[0011]
  According to the workpiece abutting device according to the second aspect, the power of the second driving means for moving the second clamp is detected by the power detecting means, in addition to acting similarly to the workpiece abutting device according to the first aspect. The second drive means is controlled by the control means so that the detected power matches the predetermined threshold value stored in the threshold value storage means. Here, since the predetermined threshold value stored in the threshold value storage means is rewritable, the power value suitable for the pressing (butting) of the first and second workpieces is set afterwards in the threshold value storage means. Can do.
[0012]
  Here, according to claim 1 or 2 described aboveWorkpiece butting deviceThe modification of is shown. Workpiece butting device of this modificationIs abutting the edges of the first and second workpieces so as to coincide with the ideal weld line, and is disposed on one side across the ideal weld line and clamps the first workpiece; A second clamp that is disposed on the other side of the ideal clamp away from the first clamp and sandwiches the second workpiece, and power that linearly moves the first clamp toward the second clamp side is applied. And a first control for controlling the first drive means so that the edge of the first workpiece held by the first clamp shifts from the ideal weld line to the second clamp side by a predetermined amount. Means, a second driving means for applying a power for linearly moving the second clamp toward the first clamp controlled by the first control means, and a second work clamped by the second clamp. The edge is an ideal weld line The second control means for controlling the second drive means so as to shift a predetermined amount to the first clamp side, and the edges of the first and second workpieces are ideally welded by the second control means and the first control means. Shift amount setting means for setting the shift amounts shifted from the lines to equal values.In addition, the component of Claim 3 described below may be added to the workpiece abutting device of this modification, and further, the component of Claim 3 is further added. Components may be added.
[0013]
  Of this variantAccording to the workpiece abutting device, for example, the first and second workpieces are clamped by the first and second clamps in a state where the mutually facing edges are separated from each other. From this state, the first control means moves the first clamp toward the second clamp side via the first drive means, while the second control means causes the second clamp to move via the second drive means. It is moved toward the first clamp side. Here, the first and second control means move the first and second clamps by controlling the first and second driving means, respectively, and the edge of each workpiece is set from the ideal weld line to the deviation setting means. It tries to reach the target position that has passed by the specified value. As a result, each edge of the first and second workpieces abuts on the ideal weld line before reaching the target position, and each clamp appears to be restrained. However, even if the edges of the first and second workpieces abut against each other, the same power corresponding to the value of the shift setting means is continuously applied to the first and second clamps by each power means.
[0014]
  Claim 3The workpiece matching device described isClaim 1 or 2In the workpiece abutting apparatus according to claim 1, the first and second clamps include a magnet that attracts the workpiece and a ferromagnetic body that is disposed opposite to the magnet, and the workpiece is sandwiched between the ferromagnetic body and the magnet. To do.
[0015]
  thisClaim 3According to the workpiece matching device described,Claim 1 or 2The first clamp has the first work interposed between the magnet and the ferromagnetic material, and magnetizes the first work and the ferromagnetic material by the magnetic force of the magnet. . Therefore, the first workpiece is firmly held between the first clamp and the magnet and the magnetized ferromagnetic material, which are attracted to each other. Similarly, the second clamp also firmly holds the first work by attracting the first work to the magnet and the magnetized ferromagnetic material.
[0016]
  Claim 4The workpiece matching device described isClaim 3In the workpiece matching apparatus described above,The magnet of the first clamp to which the first workpiece is attracted and the magnet of the second clamp to which the second workpiece is attracted so as to generate a magnetic attractive force between the edges of the first workpiece and the second workpiece, respectively. Is to be magnetized.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a front view (front view) of a laser welding machine 1 equipped with a clamp machine 2 which is an embodiment of a butting apparatus of the present invention. As shown in FIG. 1, the laser welding machine 1 mainly positions a welding object (hereinafter referred to as “work”) formed of a thin plate-like ferromagnetic material such as a steel plate at a predetermined welding position. And a welding unit 3 for welding a workpiece fixed by the clamping machine 2 with a laser beam.
[0018]
  A placement table 4 extending in the x-axis direction is disposed at the lower part of the clamp machine 2, and a workpiece can be placed on the top surface of the placement table 4. The mounting table 4 is supported from below by a moving frame 5 movable in the y-axis direction. The moving frame 5 is supported from below by a base frame 6. The base frame 6 is a frame structure that serves as a foundation of the clamp machine 2 and is installed on the floor surface.
[0019]
  Guide rails 8 and 8 extending in the y-axis direction of the base frame 6 are respectively disposed on the upper surfaces on both sides in the x-axis direction of the base frame 6, and the moving frame 5 is mounted on the guide rails 8 and 8. ing. The guide rails 8 and 8 guide the moving frame 5 in the y-axis direction. A servo motor 9 is disposed between the guide rails 8 and 8 and in the center of the base frame 6 in the x-axis direction. Yes. The servo motor 9 is a drive device that reciprocates the moving frame 5 on the guide rails 8 and 8 in the y-axis direction.
[0020]
  A magnet unit 10 is disposed above the mounting table 4 above the clamping machine 2 so as to face the upper surface of the mounting table 4. The magnet unit 10 is for magnetizing and adsorbing a workpiece, which is a ferromagnetic material, by magnetic induction by the magnetic force of a magnet (magnet). The magnet unit 10 is suspended from a moving frame 11 that is horizontally longer than the mounting table 4, and two guide rods 12, 12 are disposed on the moving frame 11 with an interval in the x-axis direction.
[0021]
  The guide rods 12 and 12 are shaft-like bodies that guide the movement of the magnet unit 10 in the y-axis direction. The guide rods 12 and 12 are respectively inserted into the moving frame 11 with their axis oriented in the y-axis direction, and a magnet is attached to one end of the guide rods 12 and 12 (the back side in FIG. 1). Units 10 are connected. The moving frame 11 is provided with air cylinders 13, 13 inside the guide rods 12, 12. The air cylinders 13, 13 are driving devices that move the magnet unit 10 in the y-axis direction. It is.
[0022]
  A horizontal frame 14 which is a beam-like body extending in the x-axis direction is disposed above the moving frame 11, and the horizontal frame 14 suspends the moving frame 11. A guide rail 15 extends in the x-axis direction at the lower edge of the horizontal frame 14, and the upper portion of the moving frame 11 is suspended from the guide rail 15. A rack 16 having a plurality of teeth extends in the x-axis direction on the front surface of the moving frame 11, and the rack 16 is engaged with a pinion 17 that is a gear.
[0023]
  The servo motor 18 is a drive device that rotates the pinion 17 that meshes with the rack 16 to reciprocate the moving frame 11 in the x-axis direction, and is fixedly installed at the center of the horizontal frame 14 in the x-axis direction. Further, the horizontal frame 14 extends to the upper side of the front table 19 that is juxtaposed with the clamp machine 2 in the x-axis direction. The front table 19 is for placing a workpiece before welding on its upper surface, and the front table 19 is provided with a plurality of push rods 20 that push up the placed workpiece from below. Further, a guide rail 21 extending in the x-axis direction is disposed on the upper edge of the horizontal frame 14, and the welding unit 3 is placed on the guide rail 21. FIG. 7 shows the structure of the welding unit 3 in more detail.
[0024]
  As shown in FIG. 7, the welding unit 3 includes a laser head 3a that irradiates a laser beam, a support 3b that supports the laser head 3a, and a head moving device 3c that moves the support 3b in the xyz space. (See FIG. 1) and a butting portion (abutting portion where the edges of two workpieces are butted together with laser light emitted from the laser head 3a when the support 3b is moved in the x-axis direction by the head moving device 3c) This is a welding unit having a tracking driver 3d for tracking control so as to follow the seam portion) and a laser sensor 3e for detecting the y-axis and z-axis direction positions of the seam portion. According to this welding unit 3, during welding, the support 3b of the laser head 3a is moved from the upstream side (right side in FIG. 7) to the downstream side (left side in FIG. 7) by the head moving device 3c. Laser welding is performed by irradiating laser light from the laser head 3a.
[0025]
  The laser sensor 3e is disposed at a position separated from the laser head 3a by a predetermined distance (for example, about 50 mm) downstream in the x-axis direction (left side in FIG. 7). This laser sensor 3e can irradiate a laser beam having a maximum width of 11.5 mm in the y-axis direction on a seam portion of a workpiece positioned directly below itself, and receives the reflected light by a CCD light receiving element, thereby the seam portion of the workpiece. The position in the y-axis direction and the height difference in the z-axis direction from the laser sensor 3a to the seam portion of the workpiece can be detected. Here, since the laser sensor 3e receives the reflected light of the laser light emitted by the laser sensor 3e with the CCD light receiving element, high detection accuracy can be ensured regardless of the light reflectance of the workpiece surface.
[0026]
  Further, the laser sensor 3e detects a step generated when the thicknesses t1 and t2 of the workpieces W1 and W2 (see FIG. 14) are different using the reflected light of the laser beam, and the edges of the workpieces W1 and W2 from the position of the step. The y-axis and z-axis direction positions of the seam portion, which is the abutting portion between the ends E1 and E2, are detected. The tracking driver 3d adjusts the distance in the z-axis direction from the laser head 3a to the seam portion based on the detection result of the laser sensor 3e at the start of welding, while the seam detected by the laser sensor 3e when welding is started. Based on the y-axis direction position of the part, the subsequent movement destination of the laser head 3a is calculated, and the y-axis direction position of the laser head 3a moving in the x-axis direction is controlled to follow the seam part (tracking control). To do.
[0027]
  Returning to FIG. The welding unit 3 includes a ball screw shaft 22, a ball screw nut 23, and a servo motor 24 for moving the support 3b of the laser head 3a in the x-axis direction. These are one of the head moving devices 3c. Part. A ball screw nut 23 to which the ball screw shaft 22 is screwed is attached to the support 3 b of the welding unit 3. The ball screw shaft 22 and the ball screw nut 23 are “ball screws” that couple the male screw of the screw shaft 22 and the female screw of the nut 23 with a plurality of balls, and the ball screw shaft 22 includes a horizontal frame 14. A servo motor 24 disposed above is connected. The servo motor 24 is a drive device that rotates the ball screw shaft 22 screwed into the ball screw nut 23 to reciprocate the support 3b of the welding unit 3 in the x-axis direction.
[0028]
  FIG. 2 is a partial side cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1, and shows only the portion below the mounting table 4. In addition, the one-dot chain line in FIG. 2 shows the ideal position where both edges should coincide when the edges of the workpieces W1 and W2 placed on the placement tables 4 and 4 ′ are brought into contact with each other. The reference line z0 and the two-dot chain line in the figure indicate the workpieces W1 and W2, which are a set of two welding objects to be butt welded, respectively. The reference line z0 is a straight line parallel to the z axis.
[0029]
  As shown in FIG. 2, the mounting table 4 is arranged side by side in the y-axis direction and a mounting table 4 ′ that is longer in the y-axis direction than the mounting table 4. The auxiliary table 4 ″ is attached to the opposite end. The mounting tables 4, 4 ′ and the auxiliary table 4 ″ have a plurality of free bears 25 attached to their upper surfaces. The top is substantially flush. The plurality of free bears 25 are members that hold a sphere whose top is exposed to the outside so as to be able to roll, and support the lower surfaces of the workpieces W1 and W2 by the sphere tops of the plurality of free bears 25. Therefore, when the workpieces W1 and W2 slide on the placement tables 4 and 4 ′ and the auxiliary table 4 ″, the spherical body of the free bear 25 rolls, so that the lower surface of the workpieces W1 and W2 can be prevented from being damaged. Since the free bear 25 makes point contact with the lower surfaces of the workpieces W1, W2 at the top of the sphere, the frictional resistance between the workpieces W1, W2 and the free bear 25 can also be reduced.
[0030]
  Further, one moving frame 5 is disposed below the mounting tables 4 and 4 ′, and the two moving frames 5 and 5 are both provided with the pair of guide rails 8 and 8 (FIG. 1). (See below). One servo motor 9 is disposed at each end of the base frame 6 in the y-axis direction. One servo motor 9 (right side in FIG. 2) has a moving frame 5 that supports the mounting table 4. The other servo motor 9 (left side in FIG. 2) is a drive device that reciprocates the moving frame 5 that supports the mounting table 4 ′ in the y-axis direction.
[0031]
  In addition, air cylinders 26 and 26 are respectively provided on the moving frames 5 and 5 at a predetermined distance from the reference line z0. Each cylinder rod of the air cylinders 26 and 26 has a tip mounted on each of the cylinder rods. The lower ends of the engagement rods 27, 27 protruding from the upper surfaces of the tables 4, 4 ′ are connected (see FIG. 7). Further, a gap is provided between the opposed surfaces of the moving frames 5 and 5, and the edge of each of the workpieces W1 and W2 is placed in this gap before the edges of the workpieces W1 and W2 collide with each other at the reference line z0. A reference guide block 28 that is used to correct the orientation is provided.
[0032]
  FIG. 3 is a partial cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 1, and the alternate long and short dash line in FIG. , A reference line x0 that is an ideal position at which both the abutted edges should coincide, and the reference line x0 is a straight line parallel to the x-axis, and is the same plane (x -Z plane).
[0033]
  As shown in FIG. 3, a plurality of free bears 25 are arranged at equal intervals in the y-axis direction on the mounting tables 4 and 4 ′, and a plurality of free bears 25 are arranged in parallel at equal intervals in the x-axis direction. It is installed. On the mounting tables 4 and 4 ′, support blocks 29 and 29 having a rectangular shape in plan view are extended in the extending direction of the reference line x0. The support blocks 29 and 29 clamp the workpieces W1 and W2 together with the magnet units 10 and 10 (see FIG. 5), and clamp (fix) the opposing edges of the blocks 29 and 29 in parallel with the reference line x0. Has been. Each of the support blocks 29 and 29 is formed of a ferromagnetic material (ferromagnetic material) such as a steel material, and has a characteristic of being magnetized by generating magnetic induction by the magnetic force of the magnet units 10 and 10 described later. In addition, the engagement rods 27 described above are disposed on both sides of the support blocks 29 and 29 in the x-axis direction, and a total of four engagement rods 27 are disposed on the clamp machine 2.
[0034]
  FIG. 4 is a partial cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. As shown in FIG. 4, the upper surfaces of the support blocks 29 and 29 are both substantially horizontal and substantially flush. Further, one magnet unit 10 is disposed above each support block 29, 29. Clamp plates 30, 30 are attached to the lower end portions of the magnet units 10, 10 so as to face the upper surfaces of the support blocks 29, 29. The lower surfaces of the clamp plates 30, 30 and the upper surfaces of the support blocks 29, 29 are attached. Is substantially parallel. The clamp plates 30, 30 are members that are directly attracted to the workpieces W1, W2 in the magnet units 10, 10, and are formed of a ferromagnetic material that is magnetized by magnetic induction.
[0035]
  Further, one ball screw nut 32 is fixed to the lower part of the moving frames 5 and 5, and each ball screw nut 32, 32 is screwed one by one with a ball screw shaft 31 whose axis is oriented in the y-axis direction. Are combined. The two ball screw shafts 31, 31 are pivotally supported by bearings 33, 33 at the end on the reference line z 0 side, while the end on the side opposite to the reference line z 0 is connected to different servo motors 9, 9. It is connected. For this reason, the mounting tables 4 and 4 ′ can reciprocate in the y-axis direction by rotationally driving the servomotors 9 and 9.
[0036]
  FIG. 5 is a partial cross-sectional view taken along line VV in FIG. 1 and shows a state in which the reference guide block 28 is in the retracted position. As shown in FIG. 5, one guide rail 15 is provided on each side of the lower end surface of the horizontal frame 14 in the y-axis direction. The two guide rails 15 and 15 move the moving frame 11. Is suspended below the horizontal frame 14 so as to be movable in the x-axis direction. The moving frame 11 is provided with beam portions 11a and 11b below the pair of guide rails 15 and 15, respectively. The above-described guide rod 12 is inserted through the beam portion 11a, and a bracket 34 is attached to an end portion (left side in FIG. 5) of the guide rod 12 on the reference line z0 side.
[0037]
  The bracket 34 supports the magnet unit 10 in a suspended state. A guide rod 35 whose axis is oriented in the z-axis direction is inserted into the bracket 34 so as to be slidable in the z-axis direction. The upper portion of the magnet unit 10 is attached to the lower end of the guide rod 35. ing. Therefore, the magnet unit 10 can be reciprocated in the y-axis and z-axis directions by the guide rod 12 and the guide rod 35. In addition, the guide rod 12, the bracket 34, the guide rod 35, and the magnet unit 10 are mounted on the beam portion 11b in the same manner as the beam portion 11a. The members 12, 34, The members 35, 10 and the members 12, 34, 35, 10 attached to the beam portion 11b are symmetrical with respect to the reference line z0.
[0038]
  A reference surface 28 a and a reference surface 28 b are formed on both end surfaces in the y-axis direction of the reference guide block 28. The reference surface 28a is an end surface against which the edge of one workpiece W1 (right side in FIG. 5) is abutted, and the reference surface 28b is an end surface against which the edge of the other workpiece W2 (left side in FIG. 5) is abutted. The reference surface 28a and the reference surface 28b are formed as smooth surfaces that face in opposite directions and are parallel to each other.
[0039]
  FIG. 6A is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 5 and illustrates the relationship between the contour shape of each reference surface 28a, 28b of the reference guide block 28 and the contour shape of the edges of the workpieces W1, W2. It is a plane (xy plane) figure for doing. As shown in FIG. 6A, both the edge E1 of the workpiece W1 and the edge E2 of the workpiece W2 have a substantially linear outline. For this reason, in the butt welding of the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2, the ideal weld line L is a straight line that matches the reference line x0. In such a case, the reference surface 28a and the reference surface 28b of the reference guide block 28 are formed in a linear outline that matches the locus of the ideal weld line L. When the edges E1, E2 of the workpieces W1, W2 are abutted against the reference surfaces 28a, 28b, the postures of the workpieces W1, W2 are corrected so that the directions of the edges E1, E2 are parallel to each other. is there.
[0040]
  7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG. Note that the cross-sectional view taken along the line VII'-VII 'in FIG.
[0041]
  As shown in FIG. 7, the moving frame 11 suspended from the horizontal frame 14 is provided with the bracket 34 described above at the center in the x-axis direction. The bracket 34 is formed in a long shape in the x-axis direction, and the above-described guide rods 35 are respectively inserted into both ends of the longitudinal direction. The moving frame 11 is provided with a pair of air cylinders 36, 36 inside the two guide rods 35, 35. The pair of air cylinders 36, 36 reciprocate the magnet unit 10 in the z-axis direction. It is a drive device to be moved.
[0042]
  The cylinder rods 36a and 36a of the air cylinders 36 and 36 protrude downward in the z-axis, and the upper portion of the magnet unit 10 is attached to the tips of the cylinder rods 36a and 36a. In the magnet unit 10, a plurality of clamp plates 30 (for example, a total of 11 plates) are arranged adjacent to each other with a slight gap (about several millimeters) in the x-axis direction. The support block 29 is provided over almost the entire region in the x-axis direction. Here, the details of the magnet unit 10 will be described with reference to FIG.
[0043]
  FIG. 8A is an enlarged view of the magnet unit 10 shown in FIG. As shown in FIG. 8A, the magnet unit 10 has a plurality of (for example, a total of 11) magnet modules 41 arranged in parallel in the x-axis direction on the housing 40, and each magnet module 41 is clamped. A magnet main body 42 to which the plate 30 is attached at the lower end, and a holder member 43 that suspends the magnet main body 42 from the housing 40 so as to be vertically movable in the z-axis direction are provided. The magnet body 42 is a substantially columnar body formed of a ferromagnetic material, and its axis is directed in the z-axis direction. Inside the magnet body 42, an axial core portion 42a is provided around the central axis of the magnet main body 42, and a coil 42b is wound around the outer periphery of the axial core portion 42a. Each magnet module 41 is individually independent.
[0044]
  According to the magnet body 42, a cylindrical outer wall portion 42c is provided on the outer periphery of the coil 42b. The outer wall portion 42c and the shaft core portion 42a are integrally formed, and the lower ends of the shaft core portion 42a and the outer wall portion 42c. The upper surface of the clamp plate 30 comes into contact with and is attached. Therefore, when the coil 42b is energized, the shaft core portion 42a, the outer wall portion 42c, and the clamp plate 30 are magnetized. The magnet main body 42 is provided in a cylindrical sleeve 44 provided on the bottom plate 40b of the housing 40 so as to be slidable in the z-axis direction. The upper end surface of the magnet main body 42 is above the magnet main body 42. A top plate 40a of the housing 40 is provided with a gap therebetween.
[0045]
  The holder member 43 includes a rod 43a connected to the magnet body 42, an elastic spring 43b that urges the rod 43a, and a locking nut 43c that locks the elastic spring 43b to the rod 43a. The upper end of the magnet main body 42 is attached to the lower end of the rod 43a, and the upper end portion of the rod 43a passes through the top plate 40a and protrudes upward from the housing 40. A locking nut 43c is screwed onto the upper end portion of the rod 43a, and an elastic spring 43b composed of a compression spring is interposed between the locking nut 43c and the top plate 40a. The magnet module 41 is biased upward in the z-axis direction (in the direction away from the support block 29) by the elastic restoring force of the elastic spring 43b.
[0046]
  FIG.8 (b) is sectional drawing in the BB line of Fig.8 (a). As shown in FIG. 8 (b), a plurality of adjustment bolts 45 are screwed into the top plate 40a of the housing 40 corresponding to each magnet module 41, and the head of each adjustment bolt 45 is attached to the top plate 40a. Projecting from the plate 40 a toward the upper end surface of each magnet body 42. In addition, the upper end surface of the magnet main body 42 is in contact with the head of the adjustment bolt 45 and restricts the movement of the magnet main body 42 in the z-axis direction upward. Therefore, by adjusting the protruding amount of the adjusting bolt 45, the position of the clamp plate 30 in the z-axis direction can be changed, and the gaps 85 and 86 (see FIG. 10) between the clamp plate 30 and the support block 29 can be reduced. It can be changed according to the thicknesses t1 and t2 of the workpieces W1 and W2.
[0047]
  Returning to FIG. On both sides of the magnet unit 10 in the x-axis direction, brackets 37 and 37 are disposed at positions facing the engaging rods 27 and 27 protruding from both sides of the support block 29 in the x-axis direction. Is formed with an engagement hole 37a into which the engagement rod 27 can be inserted. When the engagement rod 27 is protruded upward by the air cylinder 26 and inserted into the engagement hole 37a, the engagement rod 27 and the bracket 37 are engaged with each other. The mounting table 4 ′ and the magnet unit 10 can be integrally connected.
[0048]
  Furthermore, a pair of reference guide blocks 28 are arranged symmetrically in the x-axis direction of the clamp machine 2. From both sides of each reference guide block 28 in the x-axis direction, guide rods 38, 38 whose axis is directed in the z-axis direction are suspended downward, and the guide rods 38, 38 can slide on the base frame 6. Are attached to each. An air cylinder 39 fixed to the foundation frame 6 is disposed between the two guide rods 38, 38. The air cylinder 39 is a drive device that moves the reference guide block 28 up and down in the z-axis direction. . In the air cylinder 39, a cylinder rod 39a protrudes upward in the z-axis, and the tip of the cylinder rod 39a is connected to the lower portion of the reference guide block 28.
[0049]
  FIG. 9 is a block diagram showing an electrical configuration of the laser welding machine 1. The laser welding machine 1 includes a control unit 50 that performs position control and torque control of each part of the clamp machine 2. The control unit 50 mainly includes a CPU 51, a ROM 52, a RAM 53, an input / output port 54, A monitor 55, an input unit 56, and an interface 57 are provided. The CPU 51, the ROM 52, and the RAM 53 of the control unit 50 are connected to each other via a bus line, and the bus line is connected to the input / output port 54, respectively. The input / output port 54 further includes a monitor 55, an input unit 56, an interface 57, motor drivers 58 to 60, current detection circuits 61 and 62, encoders 63 to 65, a solenoid valve driver 66, and a magnet driver. 83 and 84 are connected.
[0050]
  The CPU 51 is an arithmetic device that controls each part connected to the input / output port 54 in accordance with a control program stored in the ROM 52 and executes the operation of each part of the clamp machine 2 and the welding unit 3. The ROM 52 is a non-rewritable non-volatile memory that stores control programs executed by the laser welding machine 1 and fixed value data. The RAM 53 temporarily stores various data when each operation of the laser welding machine 1 is executed. Is a rewritable volatile memory for storage. In the RAM 53, when torque control is performed on the servo motor 9 that drives the moving frame 5, a limit torque for storing a limit torque value that is set to limit the output of the servo motor 9 to less than the maximum torque value. A value memory 53a is provided. The RAM 53 is always supplied with power from a backup power source (not shown), and the data stored in the RAM 53 is retained even after the laser welding machine 1 is turned off.
[0051]
  The monitor 55 is a display device for displaying various parameter settings necessary for controlling the operation of the laser welding machine 1 and other information related to the laser welding machine 1, and the input unit 56 is configured to display various parameters. It is operated by an operator when performing an input operation or manually operating the laser welding machine 1. The interface 57 is for transmitting and receiving various signals and data to and from the welding unit 3 that welds the workpieces W1 and W2 clamped by the clamping machine 2 with a laser beam, and is connected to the welding unit 3. Yes.
[0052]
  The motor drivers 58 and 59 are drive circuits that control the drive current of the servo motor 9 that is a DC motor, and the motor driver 60 is a drive circuit that controls the drive current of the servo motor 18 that is a DC motor. One servo motor 9, 9 is connected to the output terminals of the motor drivers 58, 59, and a current detection circuit 61 for detecting the current value flowing from the motor driver 58, 59 to each servo motor 9, 9 is detected. , 62 are connected. The output torque value of each servo motor 9, 9 can be obtained based on the armature current value calculated from the detected current value by the current detection circuits 61, 62.
[0053]
  The encoders 63 to 65 are sensors for detecting the rotational displacement of the servo motors 9, 9, and 18, and based on the rotational displacement detected by the encoders 63 to 65, the y-axis of the mounting tables 4 and 4 ′. The direction coordinate value and the x-axis direction coordinate value of the magnet units 10 and 10 can be obtained. The control unit 50 adjusts the amount of rotation of the servo motors 9, 9, 18 based on the obtained coordinate values, and places the placement tables 4, 4 ′ (or the moving frames 5, 5) or the magnet units 10, 10 (or moving frame 11) is controlled to the target position.
[0054]
  The solenoid valve driver 66 controls the solenoid valves 67 to 82 connected to the four air cylinders 13, the four air cylinders 26, the four air cylinders 36 and the four air cylinders 39, respectively. Circuit. The solenoid valves 67 to 82 switch the compressed air supply path to reciprocate the cylinder rods of the air cylinders 13, 26, 36, 39, and stop the supply of the compressed air to stop the air cylinders 13, 26, 36, 39. The cylinder rods 26, 36, and 39 are made freely movable. The magnet drivers 83 and 84 are circuits for changing the magnetic force generated by each magnet module 41 by adjusting the energization amount to each magnet module 41 of the magnet units 10 and 10.
[0055]
  Next, the operation of the laser welding machine 1 configured as described above will be described. FIGS. 10 to 14 used in the following description are cross-sectional views when each part of the laser welding machine 1 shown in FIG. 5 operates. First, the servo motor 18 is rotated, the moving frame 11 is moved upstream in the x-axis direction (right side in FIG. 1), and the moving frame 11 is positioned at the upper position of the front table 19 (two-dot chain line in FIG. 1). The Two workpieces W1 and W2 (not shown) arranged in the y-axis direction are placed on the front table 19, and after the moving frame 11 is stopped, the air cylinders 36, 36, 36, and 36 are used for magnets. The units 10 and 10 are lowered, and the magnet drivers 83 and 84 energize the magnet modules 41 of the magnet units 10 and 10.
[0056]
  On the other hand, when the workpieces W1 and W2 are pushed up by the plurality of push rods 20 along with this energization, the workpiece W1 is attracted to each clamp plate 30 of one magnet unit 10, and each clamp plate 30 of the other magnet unit 10 is attracted. The workpiece W2 is adsorbed to. After this suction, when the magnet units 10 and 10 are raised by the air cylinders 36, 36, 36 and 36 and the push rod 20 is lowered, the workpieces W 1 and W 2 are lifted above the front table 19. After lifting the workpieces W1 and W2, the servo motor 18 is rotated, the moving frame 11 is moved downstream in the x-axis direction (left side in FIG. 1), and the moving frame 11 is positioned above the placement tables 4 and 4 ′ (see FIG. If the laser welding machine 1 is positioned at a solid line in FIG. 1, the laser welding machine 1 is in the state shown in FIG.
[0057]
  In the state shown in FIG. 5, the engagement holes 37a of the four brackets 37 described above are positioned above the four engagement rods 27 (see FIG. 3). When the four engagement rods 27 are raised to the uppermost position, the engagement rods 27 are inserted into the engagement holes 37a, and the engagement rods 27 and the brackets 37 facing each other are engaged with each other. As a result, the mounting table 4 and the magnet unit 10 disposed on the upstream side in the y-axis direction (right side in FIG. 5) with respect to the reference line z0 in FIG. 5 are integrally connected, and in FIG. The mounting table 4 ′ disposed on the downstream side in the direction (left side in FIG. 5) and the magnet unit 10 are integrally connected.
[0058]
  Thereafter, when the solenoid valves 67 to 70 are switched to the neutral state by the solenoid valve driver 66, the air cylinders 13, 13, 13, and 13 are in a state in which the cylinder rods can move in the y-axis direction. As a result, when the moving frames 5 and 5 that support the mounting tables 4 and 4 ′ are moved in the y-axis direction by the servo motors 9 and 9, one magnet unit 10 (right side in FIG. 5) is mounted on the mounting table 4. The other magnet unit 10 (left side in FIG. 5) is movable together with the mounting table 4 ′ in the y-axis direction. In addition, when the workpieces W1 and W2 are brought into contact with each other, the magnet units 10 and 10 are not displaced relative to the mounting tables 4 and 4 ′ in the y-axis direction. Alignment accuracy can be ensured.
[0059]
  Thereafter, when the magnet units 10, 10 are lowered to the lowest position by the air cylinders 36, 36, 36, 36, the laser welding machine 1 enters the state shown in FIG. As shown in FIG. 10, with the magnet units 10, 10 in the lowest position, a clearance 85 larger than the thickness t1 of the workpiece W1 is secured between the clamp plate 30 and the support block 29 facing each other across the workpiece W1. A clearance 86 larger than the thickness t2 of the workpiece W2 is secured between the clamp plate 30 and the support block 29 facing each other with the workpiece W2 interposed therebetween.
[0060]
  Therefore, with the clearances 85 and 86 secured, the air cylinders 39 and 39 raise the reference guide block 28 from the lowest position (retracted position) shown in FIG. 10 to the highest position (contact position) shown in FIG. Then, as shown in FIG. 11, the reference surface 28a of the reference guide block 28 is opposed to the edge E1 of the workpiece W1, while the reference surface 28b is opposed to the edge E2 of the workpiece W2. As shown in FIG. 11, the workpieces W <b> 1 and W <b> 2 have their edge ends E <b> 1 and E <b> 2 protruding from the front end surfaces of the support blocks 29 and 29 and the front end surfaces of the clamp plates 30 and 30 toward the reference guide block 28 arrangement side. Are attracted to the clamp plates 30, 30 respectively.
[0061]
  Since the support blocks 29 and 29 slightly protrude from the clamp plates 30 and 30 toward the side where the reference guide block 28 is disposed, the movable frames 5 and 5 are moved from the retracted position shown in FIG. When the tip end surface of the workpiece W is moved to a position just before the contact with the reference surfaces 28a and 28b (see FIG. 12), the edge E1 of the workpiece W1 is moved to the reference surface 28a of the reference guide block 28 during the movement. And the edge E2 of the workpiece W2 is abutted against the reference surface 28b of the reference guide block 28.
[0062]
  At this time, the magnetic force of each magnet module 41 of the magnet units 10 and 10 is adjusted by the magnet drivers 83 and 84 to such a weak magnetic force that the workpieces W1 and W2 can slide on the clamp plates 30. When the edges E1, E2 of the workpieces W1, W2 are inclined with respect to the reference surfaces 28a, 28b in the xy plane, the workpieces W1, W2 slide on the clamp plate 30 and the edges E1 thereof. , E2 can be position-corrected in a posture facing the reference planes 28a, 28b.
[0063]
  As a result, the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 are corrected in a direction that matches the reference line x0 (ideal weld line L). In addition, when the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 are abutted against the reference guide block 28 and slide on the clamp plate 30, the gap between the support blocks 29 and 29 and the clamp plates 30 and 30 is as described above. Since the gaps 85 and 86 are provided, it is possible to prevent the workpieces W1 and W2 and the support blocks 29 and 29 from being damaged due to rubbing.
[0064]
  As shown in FIG. 12, after the workpieces W1 and W2 are brought into contact with the reference guide block 28 and the posture is corrected, the magnetic forces of the magnet modules 41 of the magnet units 10 and 10 are changed to strong magnetic forces by the magnet drivers 83 and 84. Then, the support blocks 29 and 29 are magnetized under the influence of the magnetic fields of the clamp plates 30 and the workpieces W1 and W2 magnetized by the magnet modules 41. Due to this magnetization, a magnetic attractive force (magnetic attractive force) is generated between the workpieces W1 and W2 and the support blocks 29 and 29 that are vertically opposed thereto.
[0065]
  As a result, the magnet main bodies 42 of the magnet units 10 and 10 slide in the sleeves 44 against the biasing force of the elastic springs 43b and are drawn toward the support blocks 29 and 29. As a result of the drawing, the gaps 85 and 86 between the clamp plates 30 and the support blocks 29 and 29 of the magnet units 10 and 10 are reduced. As a result, as shown in FIG. While being attracted between the ten magnetized clamp plates 30 and the magnetized support blocks 29, 29, they are firmly restrained.
[0066]
  After the workpieces W1 and W2 are constrained between the magnet units 10 and 10 and the support blocks 29 and 29, as shown in FIG. 13, the position of the moving frames 5 and 5 is controlled so that the position shown in FIG. Then, the reference guide block 28 is further lowered to the lowest position by the air cylinders 39, 39. For this reason, the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 are sufficiently separated from the reference surfaces 28a and 28b before the reference guide block 28 is lowered, so that the edges of the workpieces W1 and W2 are lowered by the lowering of the reference guide block 28. It is possible to prevent E1 and E2 and the reference surfaces 28a and 28b from rubbing and being damaged.
[0067]
  After the descent of the reference guide block 28 is completed, the moving frames 5, 5 are moved toward the reference line z0, and the edges E1, E2 of the workpieces W1, W2 are brought into contact with each other. Here, one of the moving frames 5 and 5, for example, the moving frame 5 (right side in FIG. 13) that supports the mounting table 4 is controlled from the position control method by the servomotor 9 and the output of the servomotor 9. It is switched to a torque control system that limits the torque to be equal to or less than the limit torque value stored in the limit torque value memory 53a. Such a torque control method may control the output torque of the servo motor 9 so as to coincide with the value stored in the limit torque value memory 53a.
[0068]
  For this reason, the moving frame 5 that supports the mounting frame 4 is moved toward the downstream side in the y-axis direction (left side in FIG. 13) by the torque-controlled servo motor 9 while moving to support the mounting table 4 ′. The frame 5 (left side in FIG. 13) is moved to the upstream side in the y-axis direction (right side in FIG. 13) so that the edge E2 of the workpiece W2 coincides with the reference line z0 by position control using the servo motor 9 as a driving device. The When the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 are brought into contact with each other as shown in FIG. 14 by this movement, the edge E1 of the workpiece W1 is below the limit torque value on the edge E2 of the workpiece W2 on the reference line z0. It is pressed by the pressing force. Therefore, even if there are curves or burrs at the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 that should be linear, the curves and burrs can be crushed by pressing between the workpieces W1 and W2. The degree of adhesion between E1 and E2 can be increased.
[0069]
  As shown in FIG. 14, when the edges E1, E2 of the workpieces W1, W2 are abutted with each other, the laser head 3a of the welding unit 3 is lowered, and laser light is irradiated between the edges E1, E2 by the laser head 3a. Meanwhile, the welding unit 3 is moved from the upstream side in the x-axis direction (right side in FIG. 1) to the downstream side (left side in FIG. 1) by the servo motor 24, and the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 are welded. Even during this welding, a pressing force acts between the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 that are abutted, so that the metal melted by the laser beam melts and remains between the edges E1 and E2. Can further reduce the gap. Further, since the servo motor 9 that drives the mounting table 4 ′ that constrains the workpiece W2 can output up to the maximum torque, it is not pushed back by the pressing force of the workpiece W1, and the edges E1, E2 of the workpieces W1, W2 are not pushed back. The abutting position does not move from the reference line z0.
[0070]
  After the welding is completed, the laser head 3a is raised, and the magnet drivers 83 and 84 stop energizing the magnet modules 41 of the magnet units 10 and 10. Thereby, the magnetic force of each magnet module 41 is lost, and the joined workpieces W1 and W2 are detached from the magnet units 10 and 10 and placed on the placement tables 4 and 4 '. Thereafter, the magnet units 10, 10 are raised to the uppermost position by the four air cylinders 36, while the four engagement rods 27 are lowered to the lowermost position by the four air cylinders 26. Each engagement rod 27 is removed from the joint hole 37a.
[0071]
  As a result, the mounting tables 4 and 4 ′ can move separately from the magnet units 10 and 10, and then the solenoid valves 67 to 70 are switched by the solenoid valve driver 66, and the air cylinders 13, 13, 13 are switched. , 13 move the magnet units 10, 10 to the positions shown in FIG. On the other hand, the moving frames 5 and 5 that support the mounting tables 4 and 4 ′ are moved to the positions shown in FIG. 5 by the servo motors 9 and 9 after the workpieces W1 and W2 after welding are conveyed to the next process. The Thereafter, the operation in which the next workpieces W1, W2 are picked up from the front table 19 is performed again.
[0072]
  As described above, according to the laser welding machine 1 of the present embodiment, as in the prior art, only one of the edges of the workpieces W1 and W2 is abutted against the reference guide block 28 by the clamp machine 2, and the posture is set. And the posture of the other workpiece can be corrected using the edge of one workpiece whose posture is corrected as a reference plane. However, in this embodiment, a set of two works W1 and W2 to be abutted by the clamp machine 2 are respectively abutted against the reference surfaces 28a and 28b of the reference guide block 28, and the respective postures are abutted. It is corrected to a direction suitable for.
[0073]
  For this reason, the edge of the workpiece on the non-reference side leans against the edge of the workpiece on the reference side while the edge of the workpiece on the non-reference side is tilted, as in the conventional method or the conventional method for correcting the posture of the other of the workpieces W1 and W2. Accidents that damage the edge of the reference workpiece can be prevented. In addition, since the workpieces W1 and W2 are separately abutted against the reference guide block 28 and are subjected to posture correction (position correction), there is a problem of overlap between the workpieces during the abutment and the riding phenomenon that have been a problem in the conventional method and the conventional method. It is possible to prevent the occurrence, the accuracy stability when the workpieces W1 and W2 are brought into contact with each other can be remarkably improved, the operating rate of the apparatus can be improved, and the occurrence rate of defects can be reduced.
[0074]
  Further, the biasing force of the magnet main body 42 by the elastic spring 43b is the attracting force of each magnet module 41 in a state where the workpieces W1, W2 are attracted and restrained by both the support block 29 and the clamp plate 30 (main clamp state). As shown in FIG. 12, the clamp plate 30 on which the workpieces W1 and W2 are attracted is separated from the support block 29 by the clearances 85 and 86 (temporary clamp state). This is the minimum force required to lift. Therefore, the biasing force of the elastic spring 43b does not cause a large loss of the magnetic attractive force of the magnet module 41 acting in the opposite direction. In the present embodiment, the biasing force of the elastic spring 43b during the main clamping is approximately 5 kgf, and the workpiece attracting force by the clamp plate 30 of the magnet module 41 can be approximately 200 kgf.
[0075]
  In addition, as described above, when the workpieces W1 and W2 are clamped, the magnetic force of a plurality of (total 22) magnet modules 41 is used, so that a magnetic attractive force is generated between the support block 29 and the clamp plate 30. The reaction force of the magnetic attractive force does not act on the structure that supports the magnet unit 10 and the support block 29, the members 4, 4 ', 5, 5, 6, 11, 14, and the like. Accordingly, each part of the laser welding machine 1 as a whole can be reduced in rigidity. Therefore, in the laser welding machine 1, a plurality of devices having different functions such as the clamp machine 2, the welding unit 3, and the moving frame 11 functioning as a conveying device for the workpieces W1 and W2 are impaired in accuracy required for the design of each device. Without being integrated into the same frame structure.
[0076]
  Further, when the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 are abutted with each other, for example, the workpiece on the non-reference side compared to the magnetic force of each magnet module 41 of the magnet unit 10 that clamps the workpiece W2 on the reference side. If the magnetic force of each magnet module of the magnet unit 10 that clamps W1 is slightly weakened, the non-reference-side workpiece W1 can be allowed to move slightly between the support block 29 and the clamp plate 30. In this case, it is also possible to generate a strong magnetic force by applying a voltage exceeding the rating to each magnet module 41 of the magnet unit 10 that restrains the workpiece W2 on the reference side.
[0077]
  When the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 are brought into contact with each other (see FIG. 14), each magnet module 41 of one magnet unit 10 and each magnet of the other magnet unit 10 are magnetized by the magnet drivers 83 and 84. Module 41And magnetize eachCan be made. In such casesAnd work W1 isOne magnet unit 10Magnetized and workpiece W2 isBy the other magnet unit 10Both workpieces are magnetized by these magnetizationsBetween the edges E1 and E2 of W1 and W2Magnetic attraction occurs, and this magnetic attractionEdges E1, E2 of both workpieces W1, W2ButadsorptionIsAs a result, the gap between the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 after the abutmentButFurther reductionBe done.
[0078]
  Moreover, since each magnet module 41 of the magnet unit 10 is suspended from the housing 40 in a state where each magnet module 41 is independent by each holder member 43, the magnet unit 10, the magnet module 41, the magnet body 42, the holder Even if the mechanical accuracy of the member 43 or the like is somewhat poor, the workpieces W1 and W2 can be reliably clamped. Further, since the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 are abutted with each other without guiding both ends of the workpieces W1 and W2 in the x-axis direction, deformation and distortion caused by guiding both ends of the workpieces W1 and W2 in the x-axis direction. It is possible to prevent the deterioration of the butting accuracy between the workpieces W1 and W2 due to such deformation and distortion.
[0079]
  By the way, when the butted surfaces of the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 are displaced with respect to the ideal weld line L (reference lines x0 and z0), the laser light emitted from the laser head 3a is supported by the support blocks 29 and 29. May cause a decrease in laser light output, resulting in poor welding. However, in the laser welding machine 1 of the present embodiment, since the butt accuracy of the workpieces W1, W2 is improved as described above, the butt surfaces of the edges E1, E2 of the workpieces W1, W2 are ideal weld lines L. (Or the reference line x0, z0) can be more accurately matched, and welding defects due to interference between the laser beam and the support blocks 29, 29 can be prevented.
[0080]
  Also, the workpieces W1 and W2 that are abutted with high precision by the clamp machine 2 are welded by a laser head 3a that is moved following the seams (joined portions) of the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2. As a result, the stability during welding can be dramatically improved, and the occurrence of poor welding can be further reduced.
[0081]
  Next, a modification of the above embodiment will be described. The laser welding machine of the second embodiment has moving frames 5 and 5 in the case where the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 shown in FIG. 14 are brought into contact with the laser welding machine 1 of the first embodiment. Both of these control methods are changed to position control by servo motors 9 and 9. Specifically, in the laser welding machine 1 of the second embodiment, the moving frames 5 and 5 that support the mounting frames 4 and 4 ′ are separately driven by the servo motors 9 and 9 to separately control the position. The positions E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 are controlled so as to coincide with the reference lines x0 and z0.
[0082]
  When the processing accuracy of the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 is within the allowable limit, the workpiece W1 is pressed against the workpiece W2 by torque control as in the first embodiment, and the curvature of the edges E1 and E2 Even if the burrs are not crushed, it may be possible to ensure a sufficient degree of adhesion between the edges E1 and E2. In such a case, as described above, the moving frames 5 and 5 are separately driven by the servo motors 9 and 9 to separately control the positions thereof, so that the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 can be moved with a minimum force. Since they can be matched, it is possible to prevent bending of the materials of the workpieces W1 and W2, which is an adverse effect of torque control. Further, the reaction force applied to the servomotors 9 and 9 via the support blocks 29 and 29 and the magnet units 10 and 10 due to the thermal expansion of the workpieces W1 and W2 due to welding heat is not affected by the torque control by the torque control. , 9 within the range of the maximum output torque.
[0083]
  In the laser welding machine of the third embodiment, the position of the moving frames 5 and 5 is controlled so that the laser welding machine of the second embodiment described above aligns the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 with the reference lines x0 and z0. On the other hand, when the positions of the moving frames 5 and 5 are controlled, the target positions of the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 are slightly shifted from the reference lines x0 and z0 so that the distance between the workpieces W1 and W2 is increased. Is applied with a slight pressing force. Hereinafter, the same parts as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted, and only different parts will be described.
[0084]
  FIG. 15 is a block diagram showing an electrical configuration of the laser welding machine 100 of the third embodiment. As shown in FIG. 15, when the position of the moving frames 5 and 5 is controlled in the RAM 101, the y-axis direction target position where the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 are positioned and the reference lines x0 and z0 are set. An offset memory 101a for storing a deviation amount (deviation) is provided. In the offset memory 101a, for example, a value of about 0 mm to 0.2 mm is stored (set) as a deviation amount.
[0085]
  When the position of the moving frames 5 and 5 is controlled, the laser welding machine 100 according to the third embodiment uses the offset memory to set the target position in the y-axis direction of the edge E1 of the workpiece W1 downstream of the reference lines x0 and z0 in the y-axis direction. Similarly, the target position in the y-axis direction of the edge E2 of the workpiece W2 is shifted by the value in the offset memory 101a upstream of the reference lines x0 and z0. Let Then, the output torque of the servo motors 9 and 9 is increased in accordance with the deviation amounts of both, and a slight pressing force is applied between the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 with the increased output torque. be able to. Moreover, even in such a case, the reaction force applied to the servomotors 9 and 9 via the support blocks 29 and 29 and the magnet units 10 and 10 due to the thermal expansion of the workpieces W1 and W2 due to welding heat is limited by torque control. Therefore, the servo motors 9 and 9 can be borne within the range of the maximum output torque.
[0086]
  FIG. 6B is a plane for explaining the relationship between the contour shape of each reference surface 28a, 28b of the reference guide block 28 and the contour shape of the edges of the workpieces W1, W2 in the laser welding machine of the fourth embodiment. It is a (xy plane) figure. The laser welding machine of the fourth embodiment is obtained by changing the shape of the reference guide block 28 with respect to the first embodiment described above. As shown in FIG. 6B, when the edge E1 of the workpiece W1 and the edge E2 of the workpiece W2 have contours that are substantially coincident with each other (shown in a curved shape in the drawing), these In the butt welding of the edge ends E1 and E2, the ideal weld line L has a concavo-convex shape that substantially matches the contour of the edge ends E1 and E2. In such a case, when the contours of the reference surface 28a and the reference surface 28b are formed so as to substantially coincide with the locus of the ideal weld line L, the contour of the reference surface 28a becomes the contour of the edge E2 of the workpiece W2, and the contour of the reference surface 28b. The contour has a shape that matches the contour of the edge E1 of the workpiece W1.
[0087]
  Therefore, if the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2 are abutted against the reference surfaces 28a and 28b formed in this way, even the uneven edges E1 and E2 can be accurately abutted. it can. Moreover, since the workpieces W1 and W2 are welded by the laser head 3a that moves following the seam (joint) of the edges E1 and E2 of the workpieces W1 and W2, the edges E1 and W2 of the workpieces W1 and W2 are welded. Since E2 is uneven, welding with a laser beam can be realized even if the weld line is uneven.
[0088]
  The present invention has been described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements and modifications can be easily made without departing from the spirit of the present invention. It can be guessed.
[0089]
  For example, if the twin spot beam method is adopted for the laser head 3a of the present embodiment, the burrs and the like of the seam portions of the workpieces W1 and W2 can be melted before the main welding by the laser head 3a. As a result, the butt accuracy of the workpieces W1, W2 can be further improved. Even if the laser head 3a is a single spot method, the same effect as that of the twin spot beam method can be obtained by adopting the yag laser method.
[0090]
  In this embodiment, the magnet units 10 and 10 are disposed above and the support blocks 29 and 29 are disposed below. However, the positional relationship is not necessarily limited to this. For example, the magnet unit and the support block May be arranged upside down. In the present embodiment, the support blocks 29 and 29 magnetized by the magnet modules 41 are disposed on the side facing the magnet units 10 and 10, but the support blocks themselves may be magnets. In the present embodiment, the opposing surfaces of the clamp plate 30 and the support block 29 are formed in a plane parallel to each other. However, the opposing surfaces of the clamp plate and the support block are not necessarily limited to planes, and the workpiece to be clamped is clamped. You may form in the surface shape which adapts to uneven | corrugated shape.
[0091]
  In this embodiment, an electromagnet is used as the magnet module 41. However, the magnet module is not necessarily limited to an electromagnet, and a permanent magnet or a permanent electromagnetic magnet is used as long as the magnetic force can be increased or decreased. May be. For example, when a permanent magnet is used, a permanent magnet that magnetizes the clamp plate and a moving mechanism that moves the permanent magnet up and down in the z-axis direction are provided in the magnet module, and the moving mechanism is controlled by a magnet driver. By moving up and down, the strength of the magnetic field of the permanent magnet acting on the clamp plate is adjusted to adjust the attractive force of the clamp plate.
[0092]
  When a permanent electromagnetic magnet is used, a permanent magnet that magnetizes the clamp plate and an electromagnet that cancels the magnetic field of the permanent magnet are provided in the magnet module, and the amount of current supplied to the electromagnet is controlled by a magnet driver. Thus, the strength of the magnetic field generated by the electromagnet is adjusted to adjust the attractive force of the clamp plate.
[0093]
  In the third embodiment, when the workpieces W1 and W2 are brought into contact with each other, the deviation amounts of the edges E1 and E2 with respect to the reference lines x0 and z0, that is, the values stored in the offset memory 101a are, for example, approximately 0 mm to Although explained to be about 0.2 mm, this value is not necessarily limited to this value, and may be appropriately changed according to the beam width of the laser light and the protrusion amount of the burr.
[0094]
【The invention's effect】
  According to the workpiece abutting device according to claim 1, when the edges of the first and second workpieces are abutted with each other, the control means causes the first driving means to detect the edge of the first workpiece and the ideal weld line. The first clamp is stopped at the abutting position so as to match, and the power of the second drive means is limited to a predetermined threshold value lower than the maximum output of the first drive means. As a result, the edge of the second workpiece can be pressed against the edge of the first workpiece with a force equal to or less than a predetermined threshold in a state where the edge of the first workpiece is positioned according to the ideal weld line. Therefore, by setting the predetermined threshold value to be less than the buckling strength of the workpiece, there is an effect that deformation such as bending of the workpiece at the time of matching can be prevented. In addition, by setting the predetermined threshold value to a value sufficient for crushing of the curvature and burrs, the curvature and burrs existing at the edges of the first and second workpieces can be crushed. There is an effect that the degree of adhesion can be increased.
[0095]
  And since it can weld, pressing the edge of a 1st and 2nd workpiece | work with a fixed force, the effect that the molten material by welding is melted into the clearance gap between each workpiece | work, and the clearance gap between each workpiece | work can be reduced. is there. Moreover, since the power of the second drive means is limited to be lower than the maximum output of the first drive means, the first clamp can be pushed back by being pushed by the second clamp when the first and second workpieces hit each other. In addition, it is possible to prevent the butted portions of the first and second workpieces from shifting from the ideal weld line. Therefore, there is an effect that it is possible to prevent the occurrence of poor welding by preventing the laser light and the abutting portions of the first and second workpieces from being displaced.
[0096]
  According to the workpiece abutting device according to claim 2, in addition to the effect achieved by the workpiece abutting device according to claim 1, the threshold value stored in the threshold value storage means is rewritable. The power value suitable for pressing can be reset later. For example, when the power of the second driving means is excessive, it is possible to prevent the workpieces from being bent at the time of abutting by resetting the threshold value to be low. On the other hand, when the power of the second driving means is excessively small, by setting the threshold value high again, the workpieces that are abutted are distorted due to thermal expansion due to welding heat, and a gap is left between the edges of the workpieces. There is an effect that can be prevented.
[0097]
  Moreover, the workpiece | work butting apparatus which is a modification of above-mentioned Claim 1 or 2According to the first and second clamps, when the edges of the first and second workpieces are abutted on the ideal weld line, the first and second clamps have a deviation set in the deviation amount setting means. Since power corresponding to the amount of movement is equally applied from the first and second drive means, the edges of the first and second workpieces can be pressed against each other without being displaced from the ideal weld line. Due to this contact, the curvature and burrs present at the edges of the first and second workpieces are crushed, so that the degree of adhesion between the edges of each workpiece can be increased. Moreover, since it can weld, pressing the edge of 1st and 2nd workpiece | work, there exists an effect that the clearance gap between each workpiece | work can be reduced, melting the edge of each workpiece | work during this welding.
[0098]
  MoreoverAccording to the workpiece matching device of this modification,The first and second clamps press the first and second works against each other with the same power by the first and second control means, and the edge of the first and second works Can be matched without being displaced from the ideal weld line. Therefore, since it is possible to prevent deviation between the butted portions of the first and second workpieces and the laser beam irradiated along the ideal welding line, there is an effect that it is possible to avoid occurrence of welding failure due to such deviation. Further, when the first and second workpieces are distorted by thermal expansion due to welding heat and a reaction force acts in the direction in which the gap between the edges of each workpiece is enlarged, the first and second drive means are applied to the reaction force. Resists with the maximum power that can be output, thereby preventing the gap between the edges of each workpiece from being enlarged.
[0099]
  Claim 3According to the workpiece matching device described,Claim 1 or 2In addition to the effects achieved by the workpiece abutting device described in the above, the frame structure is excessively accompanied by the restraint of each workpiece by the first and second clamps, as in the conventional clamp method in which the clamp is pressed by a mechanical spring or an air cylinder. Since no load is applied, the rigidity and strength of the frame structure of the workpiece abutting apparatus can be reduced. As a result, there is an effect that the frame structure can be reduced in weight and size. Therefore, other devices such as a welding device and a conveying device can be integrated together in the frame structure of the workpiece abutting device.
[0100]
  Claim 4According to the workpiece matching device described,Claim 3When the edges of the first and second workpieces are abutted together in addition to the effect produced by the workpiece abutting device, the magnet of the first clampas well asSecond clampIs magnetized,Adsorbed to each magnetBetween the edges of the first and second workpiecesIt is possible to generate a magnetic attraction. As a result, an attracting force due to magnetic attraction is generated between the edges of the two workpieces to be abutted, so that the gap between the two edges can be further reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a laser welding machine equipped with a clamp machine which is an embodiment of a butting apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a partial side sectional view taken along line II-II in FIG.
FIG. 3 is a partial cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
4 is a partial sectional view taken along line IV-IV in FIG. 1;
FIG. 5 is a partial cross-sectional view taken along line VV in FIG.
6A is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 5 and is a plane for explaining the relationship between the contour shape of each reference surface of the reference guide block and the contour shape of the edge of each workpiece. (B) is a top view for demonstrating the relationship between the outline shape of each reference plane of the reference | standard guide block in the laser welding machine of 4th Example, and the outline shape of the edge of each workpiece | work.
7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG.
8A is an enlarged view of a part of the magnet unit shown in FIG. 7, and FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 8A.
FIG. 9 is a block diagram showing an electrical configuration of the laser welding machine.
10 is a cross-sectional view showing an operating state of the laser welding machine shown in FIG.
11 is a cross-sectional view showing an operating state of the laser welding machine shown in FIG.
12 is a cross-sectional view showing an operating state of the laser welding machine shown in FIG.
13 is a cross-sectional view showing an operating state of the laser welding machine shown in FIG.
14 is a cross-sectional view showing an operating state of the laser welding machine shown in FIG. 5. FIG.
FIG. 15 is a block diagram showing an electrical configuration of a laser welding machine according to a third embodiment.
[Explanation of symbols]
2 Clamping machine (work abutting device)
9, 9 Servo motor (Servomotor,A part of the first driving means, a part of the second driving means)
31, 31 Ball screw shaft (part of the first drive means, part of the second drive means)
10, 10 Magnet unit (part of the first clamp, part of the second clamp)
27 Engaging rod (part of first clamp, part of second clamp)
29, 29 Support block (ferromagnetic material)
30 Clamp plate (part of magnet)
37 Bracket (part of the first clamp, part of the second clamp)
42 Magnet body (part of magnet, electromagnet)
51 CPU (part of control means, part of first control means, part of second control means)
52 ROM (part of control means, part of first control means, part of second control means)
53a Limit torque value memory (threshold value storage means, part of control means)
54 I / O port (part of control means, part of first control means, part of second control means)
58, 59 Motor driver (part of control means, part of first control means, part of second control means)
61, 62 Current detection circuit (power detection means, part of control means)
63, 64 encoder (part of control means, part of first control means, part of second control means)
101a Offset memory (deviation amount setting means)
E1, E2 Edge of workpiece (edge of first workpiece, edge of second workpiece)
L Ideal welding line
W1, W2 work (first work, second work)

Claims (4)

第１及び第２ワークの縁端同士を理想溶接線に一致するように突合わせるワーク突合わせ装置であって、
その理想溶接線を挟んだ一方側に配設され第１ワークを挟持する第１クランプと、
その第１クランプから離間して前記理想溶接線を挟んだ他方側に配設され第２ワークを挟持する第２クランプと、
その第２クランプ側へ向けて前記第１クランプを直線移動させる動力を付与するサーボモータを有した第１駆動手段と、
その第１駆動手段により移動される前記第１クランプ側へ向けて、前記第２クランプを直線移動させる動力を付与するサーボモータを有した第２駆動手段と、
第１及び第２ワークの縁端同士を理想溶接線上で突き合わせるため、前記第１クランプに対する前記第１駆動手段のサーボモータによる位置制御と、前記第２クランプを移動させる前記第２駆動手段のサーボモータのトルク制御とを同時に実行し、その位置制御によって前記第１クランプを移動させて第１ワークの縁端を理想溶接線に一致させ、前記トルク制御される前記第２駆動手段のサーボモータによって前記第２クランプを移動させて理想溶接線上にある第１ワークの縁端に第２ワークの縁端を押し当て、この押し当て状態で実行される溶接中も前記トルク制御及び位置制御を継続し、そのトルク制御において前記第２駆動手段のサーボモータの出力を前記第１駆動手段のサーボモータの最大出力より低い所定閾値以下に制限するとともに、その位置制御において前記第１駆動手段のサーボモータが最大出力値まで出力可能とする制御手段とを備えていることを特徴とするワーク突合わせ装置。A workpiece abutting device for abutting the edges of the first and second workpieces so as to match the ideal weld line,
A first clamp disposed on one side of the ideal weld line and holding the first workpiece;
A second clamp that is disposed on the other side of the ideal weld line and spaced apart from the first clamp and sandwiches the second workpiece;
First drive means having a servo motor for applying power for linearly moving the first clamp toward the second clamp side;
A second drive means having a servo motor for applying power for linearly moving the second clamp toward the first clamp side moved by the first drive means;
In order to abut the edges of the first and second workpieces on the ideal weld line, the position control by the servo motor of the first drive means with respect to the first clamp, and the second drive means for moving the second clamp Servo motor torque control of the second drive means is performed by simultaneously executing torque control of the servo motor, moving the first clamp by the position control to align the edge of the first workpiece with the ideal weld line. The second clamp is moved by pressing the edge of the second workpiece against the edge of the first workpiece on the ideal weld line, and the torque control and position control are continued during welding performed in this pressed state. In the torque control, the servo motor output of the second drive means is limited to a predetermined threshold value lower than the maximum output of the servo motor of the first drive means. , The workpiece butting apparatus characterized by servo motor of the first drive means and a control means for enabling the output to a maximum output value at that position control. 前記制御手段は、前記所定の閾値を記憶する書換可能な閾値記憶手段と、前記第２駆動手段の動力を検知する動力検知手段とを備えており、その動力検知手段により検知される動力が前記閾値記憶手段に記憶される所定の閾値と一致するように前記第２駆動手段のサーボモータのトルク制御を実行するものであることを特徴とする請求項１記載のワーク突合わせ装置。The control means includes rewritable threshold value storage means for storing the predetermined threshold value, and power detection means for detecting the power of the second drive means, and the power detected by the power detection means is 2. The workpiece matching device according to claim 1, wherein torque control of the servo motor of the second drive unit is executed so as to coincide with a predetermined threshold value stored in the threshold value storage unit. 前記第１及び第２クランプは、ワークを吸着する磁石とその磁石に対向配置される強磁性体とを有し、その強磁性体及び磁石間にワークを挟持するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のワーク突合わせ装置。The first and second clamps include a magnet for attracting a workpiece and a ferromagnetic body disposed opposite to the magnet, and sandwiching the workpiece between the ferromagnetic body and the magnet. The workpiece | work butting apparatus of Claim 1 or 2 . 第１ワークが吸着される前記第１クランプの磁石、及び、第２ワークが吸着される前記第２クランプの磁石は、第１ワーク及び第２ワークの縁端間に磁気引力を生じるようにそれぞれ磁化されるものであることを特徴とする請求項３記載のワーク突合わせ装置。 The magnet of the first clamp to which the first workpiece is attracted and the magnet of the second clamp to which the second workpiece is attracted so as to generate a magnetic attractive force between the edges of the first workpiece and the second workpiece, respectively. 4. The work butt-matching apparatus according to claim 3 , wherein the work butt is magnetized .
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